Экспериментальное практическое исследование реки Белой

Наибольшее практическое значение для человечества имеют пресные воды рек. Реки всегда были источником пресной воды.

Но в современную эпоху они стали транспортировать отходы. Большая часть использованной речной воды возвращается в реки и водоемы в виде сточных вод. До сих пор рост очистных сооружений отставал от роста потребления воды. И на первый взгляд в этом заключается корень зла.

На самом деле все обстоит гораздо серьезнее. Даже при самой совершенной очистке, включая биологическую, все растворенные неорганические вещества до 10% органических загрязняющих веществ остаются в очищенных сточных водах. Такая вода вновь может стать пригодной для потребления только после многократного разбавления чистой природной водой. И здесь для человека важно соотношение абсолютного количества сточных вод. На разбавление стоков уходит почти 20% ресурсов пресных вод мира.

Расчеты на 2006 год в предположении, что нормы водопотребления уменьшатся, а очистка охватит все сточные воды, показали, что все равно ежегодно потребуется 30-35 тыс. км3 пресной воды на разбавление сточных вод. Это означает, что ресурсы полного мирового речного стока будут близки к исчерпанию. Количество пресной воды не уменьшается, но ее качество резко падает, она становится не пригодной для потребления.

Человечеству придется изменить стратегию водопользования. Необходимость заставляет изолировать антропогенный водный цикл от природного.

Практически -это означает переход на замкнутое водоснабжение, на маловодную или малоотходную, а затем на «сухую» или безотходную технологию, сопровождающуюся резким уменьшением объемов потребления воды и очищенных вод. Запасы пресной воды потенциально велики. Однако в любом районе мира они могут истощиться из- за нерационального водопользования или загрязнения. Самоочищающая способность реки может лишь частично справиться с загрязнениями.

Экспериментальная часть.

Для исследования были использованы пробы речной воды реки Белой г. Стерлитамака РБ. Из результатов анализов видно, что речная вода реки Белая загрязнена, как органическими, так и неорганическими загрязнителями.

Таблица №1

Анализ речной воды у места сброса в нее сточных вод.

Определяемые ингредиенты август сентябрь октябрь ноябрь март мг/дм3

рН 7,9 8,0 8,0 7,7 7,9

ХПК 17 22 25 18 17

БПК 2 2 2 2 3

Н/продукт 0,07 0,04 0,06 ‹0,05 ‹0,05

Взвешивание вещества 38 0,001 ‹0,001 0,0017 ‹0,001

Фенолы 0,001 ‹0,001 0,001 ‹0,0017 ‹0,001

Хлориды 257 156 220 3,06 290

Сульфаты 58 44 46 6,4 67

Аммоний ион 0,3 0,3 0,3 0,4 0,4

Нитриты 0,1 0,05 0,06 0,09 0,06

Нитраты 9 8 9 7 7

Фосфаты(Р) 0,06 0,05 0,06 0,1 0,05

АПАВ ‹ 0,1 ‹0,1 ‹0,1 ‹0,1 ‹0,1

Железо общее 0,5 0,4 0,5 0,3 0,6

Таблица №2

Анализ речной воды на расстоянии 2-3км от места сброса сточных вод в реку.

Определяемые ингредиенты август сентябрь октябрь ноябрь март мг/дм3

рН 8,0 8,0 8,2 7,8 8,1

ХПК 10 13 12 10 10

БПК 2 3 2 2 2

Н/продукт ‹0,05 ‹0,05 ‹0,05 ‹0,5 ‹0,05

Взвешивание вещества 8 12 10 6 1

Фенолы ‹0,001 ‹0,001 ‹0,001 ‹0,001 ‹0,001

Хлориды 20 14 14 18 24

Сульфаты 32 28 26 27 24

Аммоний ион 0,1 0,2 0,1 0,2 0,2

Нитриты 0,03 0,03 0,04 0,04 0,04

Нитраты 7 5 8 4 4

Фосфаты(Р) ‹0,05 ‹0,05 ‹0,05 ‹0,05 ‹0,05

АПАВ ‹0,1 ‹0,1 ‹0,1 ‹0,1 ‹0,1

Железо общее 0,2 0,4 0,6 0,1 ‹0,01

Из результатов исследования видно, что природная речная вода, загрязняется выбросами сточных вод. Естественным путем реки способны самоочищаться, что и наблюдаем из результатов анализов, которые указаны в таблицах №1 и №2. Например:содержание хлорида иона в пробах колеблется от 300мг/л до 20мг/л.

Основными загрязнителями рек хлорид ионами являются предприятия «Каустик» и «Сода». Т. к. сырьем для этих предприятий является поваренная соль.

Хлориды в воде не склонны к образованию ионных пар. Они обладают высокой миграционной способностью, что обусловлено хорошей растворимостью их в воде, слабо выраженные способностью к сорбции взвесями и данными отложениями и практическим отсутствием накопления водными организмами.

Повышенная концентрация хлоридов ухудшает вкусовые качества воды, делая ее непригодной для питьевого водоснабжения, а так же уменьшает или полностью исключает возможность использования для технических и хозяйственных целей и орошения.

ХПК является важным показателем качества речной воды. Резкое повышение ХПК свидетельствует о загрязнении воды. В результате самоочищения речной воды создается биохимическая потребность в кислороде. И чем выше эта потребность, тем меньше кислорода остается в воде для живых микроорганизмов, особенно для рыб и водорослей. Иногда из-за недостатка кислорода гибнет все живое, вода становится биологически мертвой.

Теоретические исследования.

Водородный показатель рН в среднегодовом составе – имеет 8, норма 7. Постоянство рН воды имеет большое значение для нормального протекания в ней биологических и физико-химических процессов приводящих к самоочищению. Для воды, хозяйственно-питьевого назначения, он должен находиться в пределах 6,7-8,5.

Жесткость природных вод, по-видимому, не является вредной для организма, однако наличие ионов кальция и магния в воде в большом количестве нежелательно, т. к. делает ее непригодной для хозяйственно-бытовых нужд; норма общей жесткости -7мг*экв/л.

Сумма концентраций хлоридов и сульфатов, придающих привкус в воде, выраженная в долях максимальных допустимых величин каждого из них в отдельности, не должна превышать единицу. Железо и марганец ухудшают органолептические показатели природных вод и могут создать условие для развития, а в трубопроводах железистых и марганцовистых бактерий, способны забивать, а иногда и полностью закупоривать водопроводные трубы.

Окисляемость воды является важным гигиеническим показателем ее качества. Резкое повышение окисляемости свидетельствует о загрязнении водного источника и необходимости проведения соответствующих мероприятий в случае его использования.

Азотсодержащие вещества (аммиак, нитриты и нитраты) образуются в воде в результате протекания химических процессов и гниения растительных остатков, а также за счет разложения белковых соединений, попадающих почти всегда со сточными бытовыми водами конечным продуктом распада белковых веществ является аммиак. Присутствие в воде аммиака растительного или минерального происхождения, не опасно в санитарном отношении - воды. Причиной образования аммиака, в которых является разложение белковых веществ, непригодны для питья. По наличию в воде тех или иных азотсодержащих соединений судят о времени ее загрязнения. Наличие в воде аммиака и отсутствие нитритов указывает на свежее загрязнение. Совместное присутствие этих веществ свидетельствует о том, что с момента загрязнения уже прошло некоторое время. Отсутствие аммиака при наличии нитритов и особенно нитратов указывает, что загрязнение воды произошло давно и вода за это время уже самоочистилась. Пригодной для питьевых целей считается вода, содержащая лишь следы аммиака и нитритов а по стандарту допускается содержание не более 10мг/л нитратов. При наличии в воде более 50мг/л нитратов наблюдается нарушение окислительной функции крови - метгемослобинемия.

Трансформация химических веществ в водной среде.

В водной среде химические вещества под влиянием различных физико-химических и биологических воздействий, могут подвергаться изменениям и превращениям, то есть трансформации. Способность к трансформации каждого конкретного вещества. в известной мере зависит от степени устойчивости его форм в водной среде, и определяется как свойствами самого вещества, так и водной среды. К факторам, которые могут вызвать трансформацию химических веществ, относятся: температура воды, концентрация водопроводных ионов, инсоляция, водная микрофлора, растворенный кислород.

Сложные и многообразные по своей природе, промежуточным стадиям и конечному результату процесса трансформации химических веществ в воде не только выступают как причина снижения их исходной концентрации, что имеет положительное значение, но и приводят к коренным изменениям структуры веществ.

В результате трансформации образуются новые вещества, отличающиеся от исходных по химическому составу и физико-химическим свойствам, а также по характеру и степени влияния на органолептические свойства воды, процессы естественного самоочищения водоемов и биологической активности: способности к коагуляции, проявление отдаленных и специфических эффектов действия и так далее.

Как правило, трансформация химических веществ в водной среде приводит к образованию и менее токсичных и опасных продуктов. Однако в процессе трансформации в ряду случаев могут образовываться более опасные по сравнению исходными веществами продукты. Например, метилирование в водной среде металлической ртути приводит к образованию метилртути- вещества более токсичного и опасного происхождения, чем сама ртуть. В процессе хлорирования воды наблюдаются образования хлорорганических продуктов, среди которых наиболее часто и в наибольших концентрациях присутствуют хлороформ. Гидролиз в водной среде малотоксичного уротропина приводит к образованию формальдегида, обладающего высокой токсичностью и цитогенетической активностью.

Изменение стабильности веществ в водной среде, позволяют определить продолжительность сохранения его в воде в неизменном виде, установить время полураспада изучаемого вещества. При этом существенное значение факторов, в наибольшей степени влияющих на освобождение воды от химического загрязнения, то есть процессы самоочищения.

Обсуждение результатов и выводов.

В городе Стерлитамак существуют биологические очистные сооружения (БОС), где поступающие сточные воды проходят очистки: химическую, биологическую, механическую. Сущность химического метода заключается в том, что на очистных станциях в стоки вносят реагенты. Они вступают в реакцию с растворимыми и не растворимыми загрязняющими веществами и способствуют их выпадению в отстойниках, откуда их удаляют механическим путем. На этот способ непригоден для очистки стоков, содержащих большое количество разнородных загрязнителей для очистки промышленных стоков сложного состава применяют электролитический (физический) метод. При этом способе, электрический ток пропускают через промстоки, что приводит к выпадению большинства загрязняющих веществ в осадок. Электролитический способ очень эффективен и требует относительно небольших затрат на сооружение очистных станций.

При очистке бытовых стоков наилучшие результаты дает биологический метод. В этом случае, для минерализации органических загрязнений используют аэробные биологические процессы, осуществляемые с помощью микроорганизмов.

Мы считаем, чтобы не загрязнять водные ресурсы нашего региона, необходимо стремиться применять бессточные технологии.

В будущем очистные сооружения не будут сбрасывать отработанные воды в водоемы, а станут одним из технологических звеньев цепи замкнутого водообеспечения. Прогресс техники, тщательный учет местных гидрологических, физико-и экономико-географических условий при планировании и формирований территориально-производственных комплексов позволяет в перспективе обеспечить количественное и качественное сохранение всех звеньев круговорота пресной воды, превратить ресурсы пресных вод в неисчерпаемые.