Качество воды
Подкачеством 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.
В соответствии с санитарными правилами и нормами СанПиН 2.1.4.59-96 питьевая вода должна быть безопасна в эпидемиологическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства.
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: предельно допустимая концентрация в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДКв) и предельно допустимая концентрация в воде водоема, используемого для рыбохозяйственных целей (ПДКвр)
Предельно допустимая концентрация в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДКв) - 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 (ПДКвр) - это концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать вредного влияния на популяции рыб, в первую очередь промысловых.
Например, по ртути ПДКв - 0,0005 мг/л, ПДКвр - 0,0001 мг/л.
В гидрохимической практике используют метод интегральной оценки качества воды.
С i - концентрация вредного вещества в воде;
K i - балл кратности превышения ПДКвр;
H i - повторяемость случаев превышения ПДК;
N ПДКi - количество измерений, при котором превышено ПДК;
N i - общее количество измерений;
B i - общий оценочный балл.
Вещества, для которых B i ≥ 11 - лимитирующие показатели загрязненности воды. По их сумме считают комбинаторный индекс загрязненности и устанавливают класс загрязненности воды.
Для воды определяют следующие показатели:
Концентрация растворенного кислорода;
Водородный показатель (рН).
БПК (биологическое потребление кислорода). Используют показатель БПК 5 - количество кислорода, необходимое для окисления органического вещества, находящегося в воде (в течение 5 суток). БПК 20 - за 20 суток - этот показатель используется чаще. ХПК 5 , ХПК 20 - количество кислорода, необходимое для окисления химических веществ, находящихся в воде.
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.
Существует несколько видов водопользования:
1. Хозяйственно-питьевое;
2. Культурно-бытовое;
3. Рыбохозяйственное: высшей категории, первой категории и второй категории.
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.
Рыбохозяйственные водные объекты могут относиться к одной из трех категорий: к высшей категории относят места расположения нерестилищ, массового нагула и зимовальных ям особо ценных видов рыб и других промысловых водных организмов, а также охранные зоны хозяйств любого типа для разведения и выращивания рыб, других водных животных и растений; к первой категории относят водные объекты, используемые для сохранения и воспроизводства ценных видов рыб, обладающих высокой чувствительностью к содержанию кислорода; ко второй категории относят водные объекты, используемые для других рыбохозяйственных целей.
Предельно допустимая концентрация вещества в воде устанавливается для:
1. хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДКв) с учетом трех показателей вредности:
Органолептического;
Общесанитарного;
Санитарно-токсикологического.
2. Для рыбохозяйственного водопользования (ПДКвр) 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.
При загрязнении водоемов, служащих для бытового водопользования, комплексом вредных веществ с одинаковыми лимитирующими показателями вредности: органолептическим, общесанитарным, санитарно-токсикологическим, ПДК для отдельных веществ, входящих в комплекс, должны быть уменьшены во столько раз, сколько вредных веществ с одинаковыми лимитирующими показателями вредности предполагается к спуску по сточным водам или содержится в водоеме (предупредительный надзор). Сумма концентраций всех веществ, выраженная в процентах от соответствующих предельно допустимых концентраций для каждого вещества в отдельности, не должна превышать 100% (текущий санитарный контроль).
Выделяют три группы показателей, определяющих качество воды
характеризующие характеризующие
органолептические характеризующие эпидемическую
свойства химический состав безопасность воды
Качество воды оценивается по многочисленным параметрам, величины которых зависят от ее назначения. Они устанавливаются требованиями СанПиНов ГОСТов, ОСТов, и постоянно корректируются.
Несмотря на различные величины параметров для каждого вида воды (питьевая, в водоемах зон рекреации, в рыбохозяйственных водоемах, в сточных водах и др.), основные требования можно объединить в группы, соответствующие группам показателей качества воды:
1. К основным физико-химическим показателям, определяющим органолептические свойства воды, относят привкус, запах, мутность, цветность, а также ПДК компонентов, которые ухудшают органолептические свойства воды. Привкус, запах, цветность определяются по специальным шкалам. Для питьевой воды, к примеру, эти показатели «на глаз» не должны ощущаться. Мутность для той же воды – не более 1,5 мг/л (для сравнения: мутность речной воды в реке Сыр-Дарья достигает 1500 мг/л, в реке Дон – до 50 мг/л). Перечень веществ, влияющих на органолептические свойства воды, постоянно расширяется. В настоящее время к нему относят железо, марганец, медь, сульфаты, хлориды, фенолы, хлор и другие вещества. Так, для питьевой воды сухой остаток – не более 1000 мг/л, хлориды – 350 мг/л, железо – 0,3 мг/л, цинк – 5 мг/л, общая жесткость –7 мг-экв/л и др.
2. Органолептические свойства воды во многом связаны с ее кислотностью или щелочностью. Степень кислотности (или щелочности) должна быть не слишком велика, т.е. реакция воды – близка к нейтральной. Это оценивается величиной водородного показателя рН. Для питьевой воды, он должен лежать в пределах от 6 до 9 (по стандарту 1973 г требования были даже жестче – от 6,5 до 8,5).
Химическое разъяснение:
Водородный показатель (рН) характеризует степень диссоциации воды на ионы и, соотношение между которыми определяет кислотность щелочность или нейтральность воды (слабого электролита). Концентрация ионов водорода определяет кислотность, а - щелочность среды. Чаще всего концентрация оценивается в грамм - ионах на 1 литр воды. При концентрации ионов водорода в 10 г-ионов/л раствор нейтральный (т.е. содержит столько же грамм-ионов). Если же ионов водорода больше чем 10, то среда кислая. При меньших концентрациях ионов водорода среда щелочная. Водородный показатель степени величины концентрации Н+ взятый со знаком плюс. Более строгое определение: это отрицательный десятичный логарифм концентрации водородных ионов, т.е. рН=IgH+. Для ориентации: рН лимонного сока 2-3, уксуса столового 2 ,4-3,3, кислого виноградного вина до 3,5; очень кислых атмосферных осадков 2-2,1, нормальных 5,6.
3. Безопасность воды в эпидемическом отношении определяется косвенными показателями: количеством микробов в 1 мл воды (общее микробное число для питьевой воды – до 100), и содержанием бактерий группы кишечной палочки (палочек Колли) в одном литре. Последний параметр называется Колли-индекс (для питьевой воды в водопроводе – до 3; в водоемах зон рекреации – до 10000). Величина, обратная Колли-индексу, называется Колли-титр (для питья – не менее 300 мл на одну палочку).
4. Показатели токсичности воды приводятся в виде ПДК тех веществ, которые могут встретиться в исходной воде или добавляться в нее искусственно. Это достаточно широкий перечень как неорганических, так и органических компонентов, к которым относятся алюминий, барий, бериллий, ртуть, свинец, хлороформ, дихлорэтан, бензопирен и др. Для питьевой воды, например, содержание в мг/л должно быть не более: бериллия – 0,0002; свинца – 0,05; ртути – 0,001 и т.д. Причем при обнаружении в воде нескольких веществ однонаправленного действия их концентрация (С) проверяется по ПДКi и суммируется так же, как и для воздуха при определении ПДВi.
6. Органическое загрязнение воды определяют косвенным путем – по количеству кислорода, необходимого для органических примесей в одном литре воды. Чем больше требуется кислорода, тем грязнее вода. Применяются два показателя: биологическая потребность в кислороде за определенное время – БПК (БПК5 – за 5 суток, БПК20 – за 20 суток) и химическая потребность в кислороде – ХПК – более полная оценка загрязнения, при определении которой вовлекаются в реакцию даже трудно окисляемые органические вещества. Величины БПК и ХПК особенно важно учитывать для сточных вод. Если БПК/ХПК меньше 0,5, то сточные воды считаются перенасыщенными, трудно окисляемыми (а значит и трудно удаляемыми) соединениями. По международным стандартам 1982 г, при ХПК 100 мг/л вода считается чрезвычайно загрязненной.
Качество воды, во многом зависящее от количества растворенного в ней кислорода, можно оценить двояко: по насыщению воды кислородом в процентах от максимально возможного при данной температуре и по содержанию кислорода в одном литре. По международным стандартам 1982 г вода высокого качества должна иметь эти величины не менее 60 % и 4 мг/л соответственно. Во многих стандартах последних лет этот параметр не оговаривался, так как при норме параметров предыдущих пяти групп кислородные показатели выполняются практически всегда .
Существует два подхода к оценке качества воды: водохозяйственный иэкологический . Водохозяйственный подход оценивает качество воды, вовлекаемой в хозяйственный оборот водопользователями.
1) жилищно-коммунальная, включает хозяйственно – питьевую и культурно – бытовую (водоемы в черте города, вода для купания, спортивные нужды);
2) рыбохозяйственная;
3) промышленная;
4) сельскохозяйственная;
5) рекреационное использование прибрежных зон.
Наиболее строгие требования к качеству воды предъявляются к 1 и 2 категориям водопользования. Менее жесткие требования – к сельскохозяйственной и промышленной категориям водопользования.
Основными показателями качества воды, нормирующими содержание вредных веществ, являются предельно допустимые концентрации (ПДК), предельно допустимый сброс (ПДС) а также лимитирующие показатели вредности (ЛПВ).
ПДК – максимальная концентрация вредных веществ в единице объема или массы биологического объекта, при которой примеси не оказывают вредного воздействия на организм человека и других живых организмов и окружающую среду.
ПДС – устанавливает допустимую массу загрязнений, сбрасываемых в водный объем, которая не приводит к превышению соответствующих ПДК в фиксированных точках (створах). ПДС должен соответствовать ПДК в контрольной створе. Контрольный створ устанавливается на водотоках на расстоянии 1 км выше ближайшего по течению пункта водопользования.
ЛПВ – предельные нормы состава и свойств воды, которые должны быть обеспечены при сбросе сточных вод.
Главная цель нормирования качества воды – это предотвращение её вредного воздействия на человеческий организм, т.е. на здоровье населения, качество окружающей среды.
Экологический подход заключается в неразрывной связи качества воды со структурой и функционированием водных биоценозов в процессах самоочищения водной толщи. В настоящее время выделяют 10 классов вод различной чистоты, которым соответствует биологический индекс. Чем выше биологический индекс, тем выше качество воды. Величина индекса зависит от видового разнообразия .
Требованиями СанПиН запрещается сбрасывать в водоемы сточные воды, если технологически этого можно избежать; если сточные воды содержат вещества, для которых не установлены ПДК.
Экологический мониторинг состояния окружающей природной среды в Российской Федерации отмечает, что качество воды большинства водных объектов не отвечает нормативным требованиям; объемы нормативно очищенных сточных вод, поступающих в поверхностные водоемы, не превышают 10 % от общего объема сточных вод в эти природные объекты.
По отдельным речным объектам ситуация критическая. Около 1/3 населения России используют для питья воду из естественных источников (главным образом из рек) без прохождения ее через очистные сооружения
В целом по России из всего объема сточных вод, поступающих через коммунальные сети в поверхностные водные объекты, более 90 % сбрасывается загрязненными из-за крайне неудовлетворенного технического состояния действующих систем водоснабжения и канализации: 60 % очистных сооружений перегружены, 40 % сооружений эксплуатируются более 25 лет и требуют срочной реконструкции .
Несмотря на различные величины параметров для каждого вида воды основные требования можно объединить в следующие группы:
1. К основным физико-химическим показателям , определяющим органолептические свойства воды, относят привкус, запах, мутность, цветность, а также ПДК компонентов, которые ухудшают органолептические свойства воды. Привкус, запах, цветность определяются по специальным шкалам. Для питьевой воды, к примеру, эти показатели «на глаз» не должны ощущаться. Мутность для той же воды - не более 1,5 мг/л (для сравнения: мутность речной воды в реке Сыр-Дарья достигает 1500 мг/л, в реке Дон - до 50 мг/л). Перечень веществ, влияющих на органолептические свойства воды, постоянно расширяется. В настоящее время к нему относ-т железо, марганец, медь, сульфаты, хлориды, фенолы, хлор и другое. Так, для питьевой воды сухой остаток - не более 1000 мг/ л, хлориды - 350 мг/л, железо - 0,3 мг/л, цинк - 5 мг/л, общая жесткость - 7 мг-экв/л.
2. Органолептические свойства воды во многом связаны с ее кислотностью или щелочностью. Степень кислотности (или щелочности) должна быть не слишком велика, то есть реакция воды - близка к нейтральной. Это оценивается величиной водородного показателя рН. Для питьевой воды он должен лежать в пределах от 6 до 9.
Химическое разъяснение
Водородный показатель характеризует степень диссоциации воды на ионы Н + и ОН", соотношение между которыми определяет кислотность, щелочность или нейтральность воды (слабого электролита). Концентрация ионов Н + определяет кислотность, а ОН - - щелочность среды. Чаще всего концентрация оценивается в грамм-ионах на 1 литр воды. При концентрации Н + в 10 -7 г-ионов/л раствор нейтральный (то есть содержит столько же грамм-ионов ОН -). Если же ионов Н + больше чем 10 -7 (например 10 -6 или 10 -5), то среда кислая. При меньших концентрациях Н + среда щелочная. Водородный показатель рН и есть показатель степени величины концентрации Н + , взятый со знаком плюс. Более строгое определение: это отрицательный десятичный логарифм концентрации водородных ионов, то есть рН = -lgH + . Для ориентации: рН лимонного сока 2-3, уксуса столового 2,4-3,3, кислого виноградного вина до 3,5; очень кислых атмосферных осадков 2-2,1, нормальных 5,6.
Безопасность воды в эпидемическом отношении определяется косвенными показателями: количеством микробов в 1 мл воды (общее микробное число для питьевой воды - до 100) и содержанием бактерий группы кишечной палочки (палочек Коли) в 1 литре. Последний параметр называется Коли-индекс (для питьевой воды в водопроводе - до 3; в водоемах зон рекреации - до 10000). Величина, обратная Коли-индексу, называется Коли-титр (для питья - не менее 300 мл на одну палочку).
Показатели токсичности воды приводятся в виде ПДК тех веществ, которые могут встретиться в исходной воде или добавляться в нее искусственно. Это достаточно широкий перечень как неорганических, так и органических компонентов, к которым относятся алюминии, барий, бериллий, ртуть, свинец, хлороформ, дихлорэтан, бензпирен. Для питьевой воды, например, содержание в мг/л должно быть не более: бериллия - 0,0002; свинца - 0,05; ртути - 0,001 и так далее. Причем при обнаружении в воде нескольких веществ однонаправленного действия их концентрация С проверяется по ПДК i и суммируется так же, как и для воздуха при определении ПДВ i .
Органическое загрязнение воды определяют косвенным путем - по количеству кислорода, необходимого для окисления органических примесей в одном литре воды. Чем больше требуется кислорода, тем грязнее вода. Применяются два показателя: биологическая потребность в кислороде за определенное время - БПК (БПК 5 - за 5 суток, БПК 20 - за 20 суток) и химическая потребность в кислороде - ХПК. Причем ХПК - более полная оценка загрязнения, при определении которой вовлекаются в реакцию даже трудноокисляемые органические вещества. Величины ВПК и ХПК особенно важно учитывать для сточных вод. Если БПК/ХПК меньше 0,5, то сточные воды считаются перенасыщенными трудноокисляемыми (а значит и трудноудаляемыми) соединениями. По международным стандартам 1982 года, при ХПК 100 мг/ л вода считается чрезвычайно загрязненной.
Качество воды, во многом зависящее от количества растворенного в ней кислорода, можно оценить двояко: по насыщению воды кислородом в процентах от максимально возможного при данной температуре и по содержанию кислорода в одном литре. По международным стандартам вода высокого качества должна иметь эти величины не менее 60 % и 4 мг/л соответственно. Во многих стандартах последних лет этот параметр не оговаривался, так как при норме параметров предыдущих пяти групп кислородные показатели выполняются практически всегда.
Нормирование качества воды поверхностных водоемов также производится по параметрам, которые описаны выше. Но оно имеет ряд особенностей. Так, в соответствии с Санитарными правилами и нормами «Охрана поверхностных вод от загрязнений» (СанПиН 4630-88) установлено две категории водоемов (или их участков): а) питьевого и культурно-бытового назначения; б) рыбохозяйственного назначения.
Для первой категории вода должна соответствовать нормативам на расстоянии не менее 1 км от места водозабора. Для второй категории вода должна быть нормативной везде, кроме района сброса сточных вод (но не далее 500 м от него).
Ввиду многообразия вредных и токсичных веществ в водоемах их объединяют в группы и каждую нормируют по лимитирующему показателю вредности - ЛПВ. Для водоемов первой категории выделяют три вида ЛПВ: санитарно-токсикологический, общесанитарный и органолептический. Они примерно соответствуют описанным выше группам (токсичность - группа 3; органолептика - группа 2). Для рыбохозяйственных водоемов используют еще два вида ЛПВ: токсикологический и рыбохозяйственный. Причем здесь многие параметры, которые в первой категории водоемов относятся к общесанитарным, являются токсикологическими (цинк, например) или рыбохозяйственными (фонолы, например), так как значительно влияют на жизнь в водоемах.
Требованиями СанПиН запрещается сбрасывать в водоемы сточные воды, если технологически этого можно избежать; если сточные воды содержат вещества, для которых не установлены ПДК.
Что может быть с водоемами, в которые канализационные и промышленные стоки сбрасываются вопреки требованиям нормативов, можно видеть на примере не только нижней части рек Темерник и Дон, но и тех прибрежных частей морей, куда сбрасываются стоки городов Владивосток, Одесса и другие.
Сказывается это и на подземных водах. Так, почти во всех родниках города Ростова-на-Дону Коли-индекс на несколько порядков выше нормативов.
Каждый потребитель предъявляет к воде свои особые требования, которые оговорены соответствующими гостами. Эти требования достаточно жесткие, их все труднее удовлетворять в условиях, когда потребность в воде растет и увеличивается загрязнение сбросами, что трудно совместить. Например, в воде для приготовления пива не должно быть сульфатов, а в питьевой воде их может быть до 500 мг/л, для воды на сахарном производстве не допускается присутствие соли.
Охрана водных ресурсов как составная часть охраны окружающей природной среды представляет собой комплекс мер (технологических, биотехнических, правовых, экономических, административных, международных, просветительных), направленных на рациональное использование ресурсов, их сохранение, предупреждение истощения, восстановление природных взаимосвязей, равновесия между деятельностью человека и средой. Важными принципами охраны вод являются следующие:
Профилактика - предупреждение негативных последствий возможного истощения и загрязнения вод;
Комплексность водоохранных мер - конкретные водоохранные меры должны быть составной частью общей природоохранной программы;
Повсеместность и территориальная дифференцированность;
Ориентированность на специфические условия, источники и причины загрязнения;
Научная обоснованность и наличие действенного контроля за эффективностью водоохранных мероприятий.
Важнейшими технологическими и биотехническими мерами охраны водных ресурсов являются совершенствование технологий производства, внедрение безотходных технологий. В настоящее время применяется и совершенствуется оборотная система водоснабжения, или повторное использование воды.
Поскольку избежать полностью загрязнения воды невозможно, применяются биотехнические меры охраны водных ресурсов – очистка сточных вод от загрязнения. Основные методы очистки мы рассмотрим далее.
Правовые, экономические и административные меры охраны водных ресурсов регулируются законодательством Российской Федерации о недрах (подземные воды являются как полезным ископаемым, так и водными объектами) и водным законодательством, а также рядом правительственных и ведомственных нормативных актов (инструкций, положений, базовых и государственных нормативов). Водное законодательство представлено Водным кодексом Российской Федерации и принимаемыми в соответствии с ним федеральными законами и иными нормативными правовыми актами, а также законами и нормативными правовыми актами ее субъектов, регулирующими водные отношения. Водное законодательство Российской Федерации регулирует отношения в области использования и охраны водных объектов в целях:
Обеспечения прав граждан на чистую воду и благоприятную среду;
Поддержания оптимальных условий водопользования;
Поддержания качества поверхностных и подземных вод в состоянии, отвечающем санитарным и экологическим требованиям;
Защиты водных объектов от загрязнения, засорения и истощения;
Предотвращения или ликвидации вредного воздействия вод, а также сохранения биологического разнообразия водных экосистем.
Закон «О недрах» регулирует отношения, связанные с геологическим изучением, использованием и охраной подземных вод как полезного ископаемого. Он «содержит правовые и экономические основы комплексного рационального использования и охраны недр, обеспечивающие защиту интересов государства и граждан Российской Федерации, а также пользователей недр».
Требования к качеству питьевых вод содержатся в утвержденных нормативах предельно допустимых концентраций (ПДК) веществ в воде, стандартах качества воды, изложенных в ГОСТах, Технических условиях, Требованиях. Это ГОСТ 27-61 «Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Гигиенические, технические требования и правила выбора»; СанПиН 2.1.4.1175-02 «Гигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников»; СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества».
ГОСТом предусмотрена определенная система сертификации питьевой воды, материалов, технологических процессов и оборудования, применяемых в хозяйственно-питьевом водоснабжении, основные положения утверждены постановлением Госстандарта России и Госкомсанэпиднадзора России (28.04.1995 г. № 8/5). Пользование водами регулируется лицензиями, которые имеют решительный характер.
Права и обязанности владельца водным объектом, цели и сроки его использования и так далее оговорены в «Положении о порядке лицензирования пользования недрами» (утверждено постановлением Совета Министров Российской Федерации 15.07.92 № 3314-1), в Инструкции по применению «Положения о порядке лицензирования пользования недрами» к участкам недр, предоставляемым для добычи подземных вод, а также других подземных ископаемых, отнесенных к категории лечебных» (зарегистрирована в Министерстве юстиции Российской Федерации. Регистрационный номер 583 от 26.05.94.).
Международный комплекс мер по охране водных ресурсов состоит в сотрудничестве соседних стран и согласовании их мероприятии по использованию и охране природных вод. При этом заключаются двух- и многосторонние соглашения и конвенции.
Таблица 3 - Предельно допустимые концентрации компонентов в питьевых водах, мг/л
|
Основные показатели |
Согласно санитарным правилам и нормам (СанПиН 2.1.4.1074-01) |
По данным Всемирной организации здравоохранения |
|
Минерализация | ||
|
Жесткость общая, ммоль/л | ||
|
Щелочность (НСОз), ммоль/л | ||
|
Сульфаты | ||
|
Алюминий | ||
|
Бериллий | ||
|
Бор (суммарно) | ||
|
Железо (суммарно) | ||
|
Кадмий (суммарно) | ||
|
Марганец (суммарно) | ||
|
Медь (суммарно) | ||
|
Молибден (суммарно) | ||
|
Мышьяк (суммарно) | ||
|
Никель (суммарно) | ||
|
Ртуть (суммарно) | ||
|
Свинец (суммарно) | ||
|
Селен (суммарно) | ||
|
Стронций | ||
Вода, предназначенная для питьевых и хозяйственно-бытовых целей, должна быть безвредной для здоровья и приятной при употреблении. Поэтому к воде предъявляются следующие санитарно-гигиенические требования: она должна быть бесцветной и прозрачной, не должна иметь постороннего вкуса и запаха, не содержать химические вещества в концентрациях, опасных для здоровья человека, не содержать патогенные микроорганизмы и яйца гельминтов.
Для того чтобы обеспечить эти высокие требования и предупредить возможность возникновения различных инфекционных и неинфекционных заболеваний, возник вопрос о необходимости выбора показателей, с помощью которых можно было бы судить о пригодности воды для питья.
Первоначально оценка качества воды производилась на основании изучения ее органолептических свойств. В дальнейшем это было признано недостаточным и при оценке качества воды начали учитывать ее минеральный состав, особенно содержание хлоридов и сульфатов (А. П. Доброславин). Затем было предложено много различных схем для оценки качества воды. В некоторых из них предлагалось учитывать местные условия формирования вод, так как вода различных водоисточников в силу особенности почв данной местности, растительности и т. д. может значительно отличаться по своему солевому составу и органолептическим свойствам. В дальнейшем в России для оценки качества воды были приняты нормы Ф. Ф. Эрисмана (таблица 9).
Позднее, в связи с развитием централизованного водоснабжения и созданием системы санитарно-технических мероприятий по улучшению качества воды, санитарное нормирование развивалось в двух направлениях: оценка качества питьевой водопроводной воды и оценка качества воды водоисточников. Первый в Европе стандарт на качество питьевой водопроводной воды был издан в СССР в 1937 г.
В настоящее время в нашей стране действуют два стандарта: ГОСТ 2874-54 - «Вода питьевая» и ГОСТ 2761-57 - «Источники централизованного и хозяйственно-питьевого водоснабжения».
Медицинская служба различных стран также уделяет внимание вопросу нормирования качества воды. В 1958 г. Всемирная организация здравоохранения издала Международный стандарт для качества питьевой воды, в 1961 г. был издан Европейский стандарт. Эти нормы предложены для стран, не имеющих еще официальных стандартов для качества питьевой воды.
Существенным отличием советских ГОСТ является тот факт, что основные критерии для качества воды диктуются необходимостью защитить здоровье населения, а не учетом стоимости санитарно-технических сооружений, необходимых для очистки и обеззараживания воды, как это имеет место в капиталистических странах.
В практике предупредительного и текущего санитарного надзора в области водоснабжения контроль за качеством воды осуществляется путем санитарно-лабораторного анализа воды в водопроводной сети, в местных водоисточниках.
Кроме того, анализ воды проводится при выборе источника водоснабжения, при контроле за качеством исходной воды существующего водопровода, при оценке санитарного режима открытых водоемов и подземных вод.
При контроле за качеством воды в водопроводной сети руководствуются ГОСТ 2874-54. Согласно этому ГОСТ, вода должна быть безопасной в эпидемиологическом отношении и не содержать токсических веществ. Относительно органолептических свойств указано, что она должна отвечать следующим требованиям: запах и вкус не более 2 баллов; цветность не более 20º; прозрачность не менее 30 см. При этом нормируется содержание тех веществ, которые ухудшают органолептические свойства воды, а именно: медь - 3 мг/л, цинк - 5 мг/л, железо - 0,3 мг/л, остаточный хлор - 0,3-0,5 мг/л.
Оценка безвредности воды в химическом отношении производится по тем ингредиентам (токсическим веществам и микроэлементам), которые могут оказывать вредное влияние на организм человека: свинца - не более 0,1 мг/л, мышьяка - не более 0,05 мг/л, фтора - не более 1,5 мг/л. Содержание других вредных веществ в каждом случае устанавливается Главным государственным санитарным инспектором СССР на основании материалов Комиссии по разработке предельно допустимых концентраций вредных веществ в воде. В настоящее время разработаны и утверждены такие предельно допустимые концентрации более чем для 200 химических ингредиентов.
В ГОСТ не включены такие вещества, которые не оказывают непосредственного влияния на здоровье человека (аммиак, нитриты, хлориды и т. д.). В нем предусмотрены санитарно-бактериологические показатели: общее число бактерий (микробное число) - не более 100 в 1 мл воды и показатель фекального загрязнения воды - кишечная палочка (коли-индекс - 3 кишечные палочки в 1 л, или коли-титр 333).
ГОСТ регламентирует общую жесткость воды, которая должна быть не более 7 мг/экв на 1 л.
Лабораторный контроль за качеством воды местных водоисточников осуществляется без специального санитарного стандарта ввиду чрезвычайно большого разнообразия состава природных вод, используемых населением без предварительной обработки.
Основным методом, применяемым при оценке воды источников местного водоснабжения, является санитарно-топографическое обследование местности, данные которого обычно дополняются определением органолептических, химических и бактериологических показателей. Химический анализ воды в данном случае включает определение косвенных показателей, указывающих на загрязнение воды органическими веществами, а именно: аммиака и нитритов, для которых допустимы лишь следы, нитратов - не более 10 мг/л, хлоридов - 20-30 мг/л, окисляемость - 2-4 мг/л. Для оценки воды грунтовых колодцев и родников проф. С. Н. Черкинский рекомендует дополнительно ориентироваться на следующие показатели: прозрачность - не менее 30 см, цветность не более 35-40°, жесткость не более 14 мг/эквл. Коли-титр -не менее 100 мл, микробное число - 300-400 в 1 мл воды.
Лабораторный контроль за качеством воды водоисточников, используемых для централизованного водоснабжения, регламентируется ГОСТ 2761-57. Прежде всего в нем ограничивается содержание сухого остатка (1000 мг/л), так как высокая минерализация воды ухудшает ее органолептические свойства, хлоридов - до 350 мг/л и сульфатов - до 500 мг/л, поскольку в большем количестве они могут оказать Отрицательное влияние на физиологические функции организма. Запах и привкус при температуре 20° допускаются не более 3 баллов, жесткость - не более 7 мг/экв на 1 л воды.
Количество кишечных палочек не должно превышать 1000 в 1 л для воды источников, которая будет использоваться после хлорированиями 10 000 для воды источников, которая предварительно будет подвергаться и очистке, и обеззараживанию. Общее количество бактерий не нормируется.
Контроль за санитарным состоянием открытых водоемов и подземных водоисточников приобрел в последние годы большое значение. Санитарное состояние водоемов и подземных вод изучается систематически для выяснения вопроса о том, нет ли в данном случае загрязнения их сточными водами. При этом обращается внимание на естественные условия водоема или подземного водоисточника, особое внимание обращается на прибрежную зону. Производится исследование воды. Дается качественная и количественная характеристика сточных вод, спускаемых в данный водоем, перечень и состав сооружений по их очистке. Учитываются все виды пользования водой, степень их ограничения в связи с загрязнением водоема и т. д.
Тема 4. ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
2. Недостатки системы ПДК
4. Нормирование качества воздуха
Нормирование качества воды
6. Нормирование качества почв
7. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в продуктах питания
8. ПДС и ПДВ
9. Нормирование в области радиационной безопасности
10. Альтернативные подходы к контролю за загрязнениями
1. Нормирование качества окружающей среды
Количества поступающих в окружающую среду загрязняющих веществ неуклонно возрастает. Особенно это заметно на примере водоемов: исчезает рыба (сперва ценные, а затем и обычные виды), исчезают фильтрующие воду организмы, поддерживающие более или менее приемлемое качество воды. Водоемы постепенно превращаются в зловонные лужи.
Для того, чтобы это предотвратить, и за рубежом и в нашей стране использовались разные механизмы. За чрезмерные выбросы загрязняющих веществ предприятия штрафуют. В ряде случаев это стимулирует внедрение технологических новаций, позволяющие снизить объемы выбросов. Или же заставляло переводить грязные производства в страны, где природоохранное законодательство было менее строгим. В результате качество природных вод во многих развитых странах начало изменяться к лучшему, чего, к сожалению, никак нельзя сказать о странах не столь развитых.
Нормирование качества окружающей природной среды производится с целью установления предельно допустимых норм воздействия, гарантирующих экологическую безопасность населения, сохранение генофонда, обеспечивающих рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов в условиях устойчивого развития хозяйственной деятельности.
При этом под воздействием понимается антропогенная деятельность, связанная с реализацией экономических, рекреационных, культурных интересов и вносящая физические, химические, биологические изменения в природную среду.
Определенная таким образом цель подразумевает наложение граничных условий (нормативов) как на само воздействие, так и на факторы среды, отражающие и воздействие, и отклики экосистем. Принцип антропоцентризма верен и в отношении истории развития нормирования: значительно ранее прочих были установлены нормативы приемлемых для человека условий среды (прежде всего, производственной). Тем самым было положено начало работам в
области санитарно-гигиенического нормирования. Однако человек не самый чувствительный из биологических видов, и принцип "Защищен человек ≈ защищены и экосистемы", вообще говоря, неверен.
Экологическое нормирование предполагает учет так называемой допустимой нагрузки на экосистему.
Допустимой считается такая нагрузка, под воздействием которой отклонение от нормального состояния системы не превышает естественных изменений и, следовательно, не вызывает нежелательных последствий у живых организмов и не ведет к ухудшению качества среды.
Таким образом, санитарно-гигиеническое нормирование охватывает все среды, различные пути поступления вредных веществ в организм, хотя редко отражает комбинированное действие (одновременное или последовательное действие нескольких веществ при одном и том же пути поступления) и не учитывает эффектов комплексного (поступления вредных веществ в организм различными путями и с различными средами ≈ с воздухом, водой, пищей, через кожные покровы) и сочетанного воздействия всего многообразия физических, химических и биологических факторов окружающей среды. Существуют лишь ограниченные перечни веществ, обладающих эффектом суммации при их одновременном содержании в атмосферном воздухе.
Анализ того, как изменяются с течением времени значения предельно допустимых концентраций, свидетельствует об их относительности, вернее - об относительности наших знаний о безопасности или опасности тех или иных веществ. Достаточно вспомнить о том, что в пятидесятые годы ДДТ считался одним из безопаснейших для человека инсектицидов и широко рекламировался для использования в быту. Для веществ, о действии которых не накоплено достаточной информации, могут устанавливаться временно допустимые концентрации (ВДК) - полученные расчетным путем нормативы, рекомендованные для использования сроком на 2-3 года.
Чтобы знать, начиная с какого уровня загрязнения следует карать загрязняющее окружающую среду предприятие, вводятся различные нормативы ее качества, т.е. критерии, на основе которых мы судим о том, что такое хорошо и что такое плохо.
Наиболее старыми, действующими в нашей стране еще с 30-х годов, нормативами является Предельно Допустимые Концентрации, (ПДК) т.е. концентрации загрязняющих веществ, превышение которых считается недопустимым по тем или иным причинам.
Предельно допустимые концентрации (ПДК) это нормативы, устанавливающие концентрации вредного вещества в единице объема (воздуха, воды), массы (пищевых продуктов, почвы) или поверхности (кожа работающих), которые при воздействии за определенный промежуток времени практически не влияют на здоровье человека и не вызывают неблагоприятных последствий у его потомства.
ПДК определяется для конкретных веществ с помощью лабораторных опытов с живыми организмами. ПДК данного вещества не зависит от специфических особенностей загрязняемого водоема.
Первоначально ПДК определялись из санитарно-гигиенических соображений. Если ПДК по тому или иному веществу превышена, то вода в водоеме считается небезопасной для здоровья человека. На основе этого критерия определялись САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ПДК.
Загрязнение вод наносит немалый ущерб рыбному хозяйству. И поэтому наряду с санитарно-гигиеническими стали вводить и РЫБОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ ПДК, превышение которой считается опасным для рыбного хозяйства.
В специальной литературе принято называть вредными все вещества, воздействие которых на биологические системы может привести к отрицательным последствиям. Кроме того, как правило, все ксенобиотики (чужеродные для живых организмов, искусственно синтезированные вещества) рассматривают как вредные.
Установление нормативов качества окружающей среды и продуктов питания основывается на концепции пороговости воздействия.
Порог вредного действия - это минимальная доза вещества, при воздействии которой в организме возникают изменения, выходящие за пределы физиологических и приспособительных реакций, или скрытая (временно компенсированная) патология. Таким образом, пороговая доза вещества (или пороговое действие вообще) вызывает у биологического организма отклик, который не может быть скомпенсирован за счет гомеостатических механизмов (механизмов поддержания внутреннего равновесия организма).
Нормативы, ограничивающие вредное воздействие, устанавливаются и утверждаются специально уполномоченными государственными органами в области охраны окружающей природной среды, санитарно-эпидемиологического надзора и совершенствуются по мере развития науки и техники с учетом международных стандартов.
Отметим, что утвержденные в СССР нормативы были весьма жесткими, но редко соблюдались на практике. В основе санитарно-гигиенического нормирования лежит понятие предельно допустимой концентрации.
По действующему экологическому законодательству нормативы качества окружающей среды устанавливаются в форме нормативов предельно допустимых концентраций (ПДК) вредных веществ, а также вредных микроорганизмов и других биологических веществ, загрязняющих окружающую среду, и нормативов предельно допустимых уровней (ПДУ) вредных физических воздействий на нее.
Нормативы качества окружающей среды выполняют ряд функций.
1. Устанавливают предельные величины вредных химических, физических и биологических воздействий на природную среду. К примеру, предельно допустимая концентрация двуокиси азота (NO 2) (максимальная разовая и среднесуточная) в атмосферном воздухе не должна превышать 0,085 мг/куб.м; свинца и его соединений – 0,0007 мг/куб.м; сернистого ангидрида – 0,5 (максимальная разовая) и 0,05 (среднесуточная) мг/куб.м; соляной кислоты – 0,2 мг/куб.м.
2. Служат для оценки состояния атмосферного воздуха, вод, почв по химическим, физическим и биологическим характеристикам.
3. Являются одним из юридических критериев для определения благоприятного состояния окружающей среды. На практике это важно иметь в виду в случае необходимости, к примеру, защиты права граждан на благоприятную окружающую среду.
4. Состояние вод, почв, атмосферного воздуха, соответствующее нормативам качества, свидетельствует либо об отсутствии антропогенной нагрузки на природу, либо о высокой эффективности действия механизма по охране окружающей среды.
Иной подход предлагает экономист Международного банка реконструкции и развития Герман Дейли. По его мнению, предельная интенсивность выбросов загрязняющих веществ не должна превышать темпов, с которыми эти вещества перерабатываются, поглощаются или теряют вредные для окружающей среды свойства (например, канализационные стоки можно спускать в реки или озера со скоростью, при которой природные экосистемы имеют возможность их переработать).
Нормативы качества окружающей среды учитываются также при оценке воздействия планируемой хозяйственной деятельности, реализация которой будет связана с отрицательным воздействием на природу, при развитии городов и иных населенных пунктов. Соблюдение этих нормативов и других экологических требований, когда разрабатываются природоохранные меры при проектировании предприятий и иных объектов, может рассматриваться как критерий экологической обоснованности соответствующих проектных решений.
Рассматриваемые нормативы качества образуют основу для регулирования охраны окружающей среды от химических, физических и биологических воздействий на природную среду отдельными источниками – предприятиями, транспортными средствами и т.п.
При установлении этих нормативов и с экономической, и с экологической точек зрения важно исходить из их научной обоснованности. Соблюдение завышенных даже на мизерные доли нормативов оборачивается для государства огромными финансовыми и материальными затратами. В то же время занижение их сопряжено с риском причинения ущерба здоровью людей и окружающей среде.
Поэтому в законодательстве определены юридические критерии, с учетом и на основе которых устанавливаются нормативы качества окружающей среды. Под критериями в данном случае понимаются те общественные интересы, которые учитываются при разработке нормативов.
К настоящему времени установлен значительный массив нормативов ПДК вредных веществ в окружающей среде и ориентировочно-безопасных уровней воздействия (ОБУВ): для атмосферного воздуха – ПДК более 500 вредных веществ и ОБУВ более 1100 веществ; для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения – ПДК более 1600 вредных веществ и ОБУВ более 200 веществ; для почв – более 100 ПДК вредных веществ и около 70 ориентировочно допустимых концентраций. Законами не предусмотрено установление ОБУВ, хотя их полезность для практики несомненна: как и нормативы, они используются при проектировании и экологической экспертизе проектов строительства новых и реконструкции действующих предприятий, а также для экологического мониторинга.
Иногда быстро, иногда не слишком быстро, но мы приходим к осознанию того, что чисто прагматический подход к охране природы по большому счету непрактичен. И стремимся охранять природу, не задавая предварительно вопроса "что мы будем с этого иметь". А это означает, что на повестку дня встает вопрос о разработке экологических нормативов, ориентированных на сохранение природных объектов.
2. Недостатки системы ПДК
Прежде всего, отмечу, что ПДК, как норматив, имеет немало серьезных недостатков.
Первый недостаток: ПДК ориентирует загрязняющее воду предприятие на повышение водоемкости производства: если сточные воды разбавить большими количествами чистой воды, то с ПДК будет все в порядке.
Второй недостаток связан с тем, что число разных загрязняющих веществ превышает 100 тысяч. ПДК реально определены где то для одного процента из этих 100 тыс. веществ. А если для вещества не определена ПДК, то сбрасывающее это вещество предприятие наказать трудно, ибо современное законодательство основывается на принципе "разрешено то, что не запрещено". Разумеется, что для сверхтоксичных веществ недопустимым является уже само их появление в водоеме в количествах, определяемых химическим анализом, но таких веществ немного.
Третье. Сточные воды предприятий - это не отдельные вещества, это достаточно сложные многокомпонентные смеси. Использование ПДК требует от контролирующих органов, чтобы они определили содержание в воде КАЖДОГО ВЕЩЕСТВА, что немыслимо, особенно в наших условиях. А дальше придется думать, как суммировать вредоносное действие всех компонентов смеси. Если в загрязняющей смеси 3 вещества, концентрация каждого из которых равна половине ПДК, то что мы имеем в сумме 0.5 ПДК и благополучную ситуацию или 1.5 ПДК и неблагополучную ситуацию? Для разных наборов веществ ответ будет разным: в одних случаях вредоносное воздействие суммируется, а в других случаях достаточно оценить самый опасный компонент.
Четвертое. ПДК данного вещества универсальна для любого водоема. Когда мы оцениваем вредность сточных вод для человека, подобный подход можно понять. Однако идея введения единых экологических ПДК для разных водоемов с разной живностью в них обитающих, очень напоминает стремление центральных планирующих органов предписывать всей стране единые сроки посева. Невозможно это!
Пятое. Понятие "вредности" очень неоднозначно и зависит от того, что именно мы хотим сохранить в данном водоеме: воду, которую мы можем пить без неприятных последствий для здоровья, общую рыбопродуктивность, ценный промысловый вид, или какой-то занесенный в Красную книгу редкий вид водных организмов. В каждом из этих случаев ограничения на концентрации загрязняющих веществ должны быть разными.
Шестое. На практике ПДК определяются в лабораторных опытах с живущими в аквариуме организмами. Это оправдано в том случае, если мы хотим предотвратить вредное воздействие на здоровье человека. Но если мы хотим предотвратить нежелательные изменения видового состава, то аквариумные опыты в общем случае не могут предсказать, при каких концентрациях это произойдет.
Седьмое. Наверное, самое главное. ПДК освобождает администрацию предприятия от каких бы то ни было размышлений об экологических последствиях своей деятельности.
3. Научно-техническое нормирование
Широко распространены и другие характеристики загрязняющих веществ. Под токсичностью понимают способность веществ вызывать нарушения физиологических функций организма, что в свою очередь приводит к заболеваниям (интоксикациям, отравлениям) или, в тяжелых случаях, к гибели. Фактически токсичность - это мера несовместимости вещества с жизнью.
Степень токсичности веществ принято характеризовать величиной токсической дозы - количеством вещества (отнесенным, как правило, к единице массы животного или человека), вызывающим определенный токсический эффект. Чем меньше токсическая доза, тем выше токсичность.
Летальной дозой ЛД 50 или ЛД 100 называют среднюю дозу вещества в миллиграммах на 1 килограмм живой массы, вызывающей гибель, соответственно, 50% или 100 % подопытных животных. Этот показатель используется при характеристике острой токсичности ядовитых веществ, а также при оценке степени токсичности химических или лекарственных препаратов.
Различают среднесмертельные (ЛД 50), абсолютно смертельные (ЛД 100), минимально смертельные (ЛД 0-10) и др. дозы. Цифры в индексе отражают вероятность (%) появления определенного токсического эффекта - в данном случае, смерти, в группе подопытных животных. Следует иметь в виду, что величины токсических доз зависят от путей поступления вещества в организм. Доза ЛД 50 (гибель половины подопытных животных) дает значительно более определенную в количественном отношении характеристику токсичности, чем ЛД 100 или ЛД 0 . В зависимости от типа дозы, вида животных и пути поступления, выбранных для оценки, порядок расположения веществ на шкале токсичности может меняться. Величина токсической дозы не используется в системе нормирования.
Санитарно-гигиенические и экологические нормативы определяют качество окружающей среды по отношению к здоровью человека и состоянию экосистем, но не указывают на источник воздействия и не регулируют его деятельность. Требования, предъявляемые собственно к источникам воздействия, отражают научно-технические нормативы. К научно-техническим нормативам относятся нормативы выбросов и сбросов вредных веществ (ПДВ и ПДС), а также технологические, строительные, градостроительные нормы и правила, содержащие требования по охране окружающей природной среды. В основу установления научно-технических нормативов положен следующий принцип: при условии соблюдения этих нормативов предприятиями региона содержание любой примеси в воде, воздухе и почве должно удовлетворять требованиям санитарно-гигиенического нормирования.
Научно-техническое нормирование предполагает введение ограничений деятельности хозяйственных объектов в отношении загрязнения окружающей среды, иными словами, определяет предельно допустимые потоки вредных веществ, которые могут поступать от источников воздействия в воздух, воду, почву. Таким образом, от предприятий требуется не собственно обеспечение тех или иных ПДК, а соблюдение пределов выбросов и сбросов вредных веществ, установленных для объекта в целом или конкретных источников, входящих в его состав. Зафиксированное превышение величин ПДК в или ПДК мр в окружающей среде само по себе