Метод капитализации по расчетным моделям 4 страница

.

Для определения величин предварительно находим

,

где 4000 – расстояние (в метрах) от места выпуска сточных вод до контрольного створа, расположенного на 1 км выше по течению от границы населенного пункта.

Пользуясь приложением 16, находим

Находим коэффициент смешения

Этому значению коэффициента смешения соответствует кратность разбавления

.

2. Определяем допустимое содержание ЗВ в сточных водах (С_ПДС) без учета ЛПВ.

2.1. По общесанитарному признаку вредности в эту группу входят цинк и БПК_n, для этих веществ не определен класс опасности, поэтому С_ПДС рассчитываем без учета ЛПВ.

Используем формулу 2.4 для определения БПК_n –

,

где К – коэффициент неконсервативности для БПК_n, принимаем равным 0,23

(приложение 15);

C_ПДК = 6,0 мг/л; С_СМ = 1,7 г/м³; С_Ф = 2,9 мг/л;

t – время добегания от места выпуска до контрольного створа определяем по формуле:

Т= = =3,7 часа=0,15 суток;

С_ПДС = 20 ∙ ((6,0-1,7)∙2,72^0,23-0,17– 2,9) + 2,9 = 20 ∙ (4,3∙2,72^0,0391– 2,9)+2,9 = 34,34 мг/л.

Определяем С_ПДС для цинка по формуле 2.2:

С_ПДС = n ∙ (C_ПДК - С_Ф) + С_Ф = 20 ∙ (1–0,1) + 0,1 =18,1 мг/л.

По органолептическому признаку вредности в эту группу входят хлориды и сульфаты. Определение их С_ПДС ведем по основной формуле 2.2 (без учета ЛПВ).

.

Для хлоридов С_ПДС=16,3 ∙ (350-210)+210 = 2492 мг/л.

Для сульфатов С_ПДС=16,30 ∙ (500-380)+380= 2336 мг/л

3. Определяем допустимое содержание ЗВ в сточных водах (С_ПДС) с учетом ЛПВ.

3.1. По санитарно-токсикологическому признаку вредности.

Группу составляют следующие вещества – свинец (2-го класса опасности) нитраты (3 кл. опасности), нитриты (2 кл. опасности).

Учитывая требования [1] “Правил охраны поверхностных вод” п.2.3. при хозяйственно-питьевом и культурно-бытовом водопользовании учёт показателя ЛПВ осуществляется только для веществ 1 и 2 класса опасности, поэтому локальные определяем по формуле 2.5 только для двух веществ (свинца и нитритов), которые относятся ко 2 классу опасности.

Для свинца мг/л.

Для нитритов мг/л.

Определяем формуле 2.2:

.

Для свинца мг/л

Для нитритов мг/л.

Для нитратов мг/л.

Сравним полученные расчетные значения С_ПДС с фактическим содержанием загрязняющих веществ в сточных водах и откорректируем С_ПДС для расчета ПДС (таблица 2.1).

Применяя формулу [3], определим необходимую степень очистки (С_ОЧ).

Таблица 2.1

Определение степени очистки сточных вод

Наименование ЗВ	ССТ (фактическое), мг/л	СПДС (расчетное), мг/л	СПДС (принимаемое), мг/л	СОЧ, мг/л
БПКП		34,3	34,3	155,7
Хлориды				-
Сульфаты				-
Свинец	3,5	0,11	0,11	3,39
Цинк	6,0	18,0	6,0	-
Нитриты	6,5	206,4	6,5	-
Нитраты				-

Для примера 2.2 у некоторых загрязняющих веществ допустимое (расчетное) содержание в сточных водах значительно больше фактических значений. Для таких веществ (хлориды, сульфаты, цинк) при расчетах ПДС следует принимать меньшее значение содержания ЗВ в сточных водах, т.к. “если фактический сброс действующего предприятия меньше расчетного ПДС, то в качестве ПДС принимается фактический сброс” [2 ].

4. Определение предельно-допустимой массы сброса загрязняющих вредных веществ (ПДС).

Для расчета ПДС определяем часовой расход сточных вод

q = 0,2 м³/с ∙ 3600 = 720 м³/час.

4.2. Расчет ПДС:

БПК_П = 34,3 ∙ 720 = 24696 г/час,

Хлориды = 120 ∙ 720 = 86400 г/час,

Сульфаты = 80 ∙ 720 = 5760 г/час,

Свинец = 0,11 ∙ 720 = 79,2 г/час,

Цинк = 6,0 ∙ 720 = 4320 г/час,

Нитриты = 6,5 ∙ 720 = 4680 г/час,

Нитраты = 120 ∙ 720 = 86400 г/час.

5. Вывод:

5.1. Предприятию устанавливается предельно допустимый сброс загрязняющих веществ при объёме сточных вод 0,2 м³/с (720 м³/час):

БПК_П = 24696 г/час,

Хлориды = 86400 г/час,

Сульфаты = 5760 г/час,

Свинец = 79,2 г/час,

Цинк = 4320 г/час,

Нитриты = 4680 г/час,

Нитраты = 86400 г/час.

5.2. Необходима очистка сточных вод по БПК_П, свинцу и нитратам до показателей С_ПДС.

ЗАДАНИЕ 2.2

1. Определить нормативы ПДС для водопользователя.

Исходные данные по приложению 11.

2. Определить необходимую степень очистки сточных вод.

Исходные данные по приложению 11.

ПРИМЕР 2.3

Определить соответствие природоохранным требованиям сброса сточных вод предприятия. Исходные данные согласно примеру 2.2.

РЕШЕНИЕ

Следуя требованиям [1, 2, 4] - для всех нормируемых веществ при рыбохозяйственном водопользовании и для веществ, относящихся к 1 и 2 классу опасности при хозяйственно-питьевом и культурно-бытовом водопользовании, при поступлении в водные объекты нескольких веществ с одинаковым ЛПВ, сумма отношений концентраций (С₁,С₂,…С_n) каждого вещества в контрольном створе к соответствующим ПДК не должна превышать единицы:

.

П.2.4. [1] определяет второе условие сброса сточных вод – «при сбросе сточных вод, влияющих на состояние водных объектов, используемых для хозяйственно-питьевых и коммунально-бытовых целей, нормы качества воды водоема или ее природный состав и свойства (в случае превышения этих норм) должны выдерживаться в водоемах на участках в 1 км выше ближайшего по течению пункта водопользования». Следовательно, в контрольном створе, расположенном на расстоянии 4 км от места выпуска сточных вод содержание 3В должно соответствовать ПДК_к-б.

1. Определяем содержание ЗВ в контрольном створе (С_КС).

Для этого используем формулу прогноза

.

Определение С_КС ведем для всех веществ. Из условия примера 2.2 выбираем необходимые данные:

Q = 60 м³/с, q = 0,2 м³/с, g = 0,065.

В качестве С_сm принимается С_ПДС.

Определяем :

Для БПК_П, если С_ф = 2,9 мг/л, С_ПДС=34,3 мг/л

Для хлоридов, если С_ф=210 мг/л, С_ПДС=120 мг/л

Для сульфатов, если С_ф = 380 мг/л, С_ПДС = 80 мг/л

Для свинца, если С_ф = 0,01 мг/л, С_ПДС = 0,11 мг/л

Для нитратов, если С_ф = 42 мг/л, С_ПДС = 120 мг/л

Для цинка если С_ф = 0,1 мг/л, С_ПДС = 6,0 мг/л

Для нитритов, если С_ф =1,5 мг/л, С_ПДС = 6,5 мг/л

2. Для проверки выполнения условий сброса сравним полученные данные о содержании ЗВ в контрольном створе с ПДК_к-б (таблица 2.2)

Таблица 2.2

Определение соответствия сброса сточных вод природоохранным требованиям

Наименование загрязняющего вещества	СКС(мг/л)	ПДКк-б (мг/л)	ЛПВ	Класс опасности
БПКП	4,43	6,0	-	-
Хлориды	205,6		-	-
Сульфаты	365,3		-	-
Свинец	0,015	0,03	сан.-токс.
Цинк	0,39	1,0	общесанитарный	-
Нитриты	1,74	3,3	сан.-токс.
Нитраты	45,8	45,0	сан.-токс.

3. Для свинца и нитритов, как для веществ 2 класса опасности с одинаковыми ЛПВ проверяем в контрольном створе выполнение отношения

,

.

Указанное отношение выполняется.

4. Вывод

При установленных нормативах сброса загрязняющих веществ со сточными водами в реку культурно-бытовой категории водопользования природоохранные условия предприятием выпол­няются.

ЗАДАНИЕ 2.3

1. Определить соответствие существующего сброса сточных вод предприятия природоохранным требованиям.

2. Выполнить прогноз содержания ЗВ в контрольном створе при установлении нормативов сброса сточных вод.

Исходные данные согласно приложению 11.

2.2 ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ВОДЫ В ПРИРОДНЫХ

ВОДНЫХ ОБЪЕКТАХ

Понятие качества воды включает в себя совокупность показателей состава и свойств воды, определяющих пригодность ее для конкретных видов водопользования и водопотребления. Тре­бования к качеству воды регламентируются [1, 6].

По характеру водопользования водные объекты подразделяются на категории: 1 хозяйственно-питьевого назначения; 2 - культурно-бытового назначения; 3 – рыбохозяйственного назначения.

Качество воды в водных объектах первой и второй категорий водопользования должно быть в контрольных створах соответствовать санитарно-гигиеническим нормативам (ПДК), определенным санитарными нормами и правилами.

В водных объектах рыбохозяйственного назначения качество воды должно соответствовать нормативам (ПДК) для рыбохозяйственных водоемов.

Для наиболее распространенных загрязняющих веществ нормативы ПДК даны в приложениях 13,14.

Общим требованием к качеству воды водных объектов любой категории является непревышение фактически наблюдаемого содержания загрязняющих веществ (ЗВ) над величиной ПДК, т.е. соблюдение неравенства

С_i £ ПДК_i,

где C_i – фактическая концентрация 3В в водном объекте, мг/л;

ПДК_i – соответствующая предельно-допустимая концентрация 3В, мг/л.

Для случая загрязнения воды несколькими 3В используется комплексная оценка качества воды в природных водоемах, основанная на расчетах комплексных индексов, так называемых ин­дексов загрязненности воды (ИЗВ).

ИЗВ – это формализованный показатель загрязненности воды, обобщающий более широкую группу натуральных показателей, и используемый для оценки качества воды водных объектов. В отличии оценки по ПДК, оценка по ИЗВ позволяет произвести сравнение качества различных водных объектов между собой.

В гидрохимической практике используется метод оценки качества воды, разработанный в Гидрохимическом институте. Метод позволяет производить однозначную оценку качества воды, основанную на сочетании уровня загрязнения воды по совокупности находящихся в ней ЗВ и частоты их обнаружения [4].

Суть метода заключается в следующем: для каждого 3В на основе фактических концентра­ций рассчитывают баллы кратности превышения ПДК (К_i) и повторяемости случаев превышения (H_i), а также общий оценочный балл (B_i).

(2.16)

(2.17)

(2.18)

(2.19)

где С_i – концентрация в воде i-го ЗВ, мг/л;

ПДК_i – предельно допустимая концентрация i-го ЗВ, мг/л;

N_ПДКi – число случаев превышения ПДК;

N – общее число анализов.

3агрязняющие вещества, для которых величина общего оценочного балла больше или равна 11, определяются как лимитирующие показатели загрязненности (ЛПЗ).

Комбинаторный индекс загрязненности воды (ИЗВ) рассчитывается как сумма общих оце­ночных баллов (B_i) всех учитываемых 3В.

По величине комбинаторного индекса устанавливается класс загрязненности воды (таблица 2.3).

ПРИМЕР 2.4

Определить класс загрязненности воды природного водного объекта, относящегося к рыбохозяйственной категории водопользования. Общее число контрольных проб (N) - 20. Средняя кон­центрация загрязняющих веществ и число случаев превышения ПДК составляет для:

БПК_n - 12,1 мг/л; N_ПДК – 8; СПАВ - 6,3 мг/л, N_ПДК – 9; фенол - 0,01 мг/л, N_ПДК – 10; нитраты (NO₃) – 160 мг/л, N_ПДК – 12; нитриты (NO₃) - 1,2 мг/л, N_ПДК – 20; фосфаты - 2,1 мг/л, N_ПДК – 6; суль­фаты – 890 мг/л, N_ПДК – 20; хлориды – 2100 мг/л, N_ПДК - 15.

Таблица 2.3

Классификация загрязненности воды водных объектов

Величина комбина­торного индекса за­грязненности воды	Класс загрязненности воды
условно чистая	слабоза- грязненная	загрязненная	грязная	очень грязная
При отсутствии ЛПЗ	<1	1-2	2,1-4	4,1-10	>10
1 ЛПЗ	<0,9	0,9-1,8	1,9-3,6	3,7-9,00	>9,0
2 ЛПЗ	<0,8	0,8-1,6	1,7-3,2	3,3-8,0	>8,0
3 ЛПЗ	<0,7	0,7-1,4	1,5-2,8	2,9-7,0	>7,0
4 ЛПЗ	<0,6	0,6-1,2	1,3-2,4	2,5-6,0	>6,0
5 ЛПЗ	0,5	0,5-1,0	1,1-2,0	2,1-5,0	>5,0

РЕШЕНИЕ

1. Для каждого 3В определяем баллы кратности (K_i) превышения фактической средней концентрации к ПДК, число повторяемых случаев превышения (H_i) и общий оценочный балл (B_i).

БПК

СПАВ

Фенол

Нитраты

Нитриты

Фосфаты

Сульфаты

Хлориды

2. Определяем, какие 3В относятся к лимитирующим показателям загрязненности (ЛПЗ), т. е. вещества, для которых В ³ 11. К таким 3В относятся нитриты (В=15), т.е. в каче­стве ЛПЗ выступает одно вещество.

3. Для остальных 3В находим сумму оценочных баллов, т. е. определяем комбинаторный ин­декс загрязненности воды (ИЗВ).

.

4. По таблице 2.1 определяем класс загрязненности воды, с учетом ИЗВ = 32,05 и одного вещест­ва, относящегося к ЛПВ.

Вывод: Класс загрязненности воды водоема – 5 (водоем очень грязный).

ЗАДАНИЕ 2.4

Определить класс загрязненности воды в природном водном объекте. Исходные данные согласно приложению 12.

Литература

1. Правила охраны поверхностных вод (типовые положения). –М.: 1991.

2. Методика расчета предельно допустимых сбросов (ПДС) ве­ществ в водные объекты со сточными водами. –М.: Харьков, 1990.

3. Справочник проектировщика. –М.: 1981.

4. ГН 2.1.5.689-98. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьево­го и культурно-бытового водопользования. –М.: Минздрав России, 1998.

5. Перечень предельно допустимых концентраций и ориентиро­вочно безопасных уровней воздействия вредных веществ для воды рыбохозяйственных водоемов. –М.: Мединф, 1995.

6. Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения. СанПиН 4630-88. –М.: 1988.

7. Беспамятнов Г.П. Предельно допустимые кон­центрации химических веществ в окружающей среде/Г.П. Беспамятнов, Ю.А.Кротов. – Л.: Химия, 1985. 528 с.

8. Н.А.Бурков. Прикладная экология. Учебное пособие для специалистов- экологов и студентов вузов. – Киров: Вятка, 2005. -272с.

9.Справочник по гидрохимии. – Л.: Гидрометеоиздат, 1989. – 390с.

10. Оценка и регулирование качества окружающей природной сре­ды. Учебное пособие для инженера-эколога / под ред. проф. А.Ф.Порядина, А.Д.Хованского. – М.: Изд-во Прибой, 1996. – 348 с.

РАЗДЕЛ 3

ОХРАНА И РЕГУЛИРОВАНИЕ

ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЗЕМЕЛЬ

3.1 ОЦЕНКА СТЕПЕНИ ОПАСНОСТИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ

ХИМИЧЕСКИМИ ВЕЩЕСТВАМИ

3.1.1 Общие положения

В современных условиях наряду с естественным неравномерным распределением химических элементов в почвенных слоях во все возрастающих масштабах происходит их искусственное перераспределение.

Выбросы промышленных предприятий, объектов энергетики, транспорта, сельского хозяйства, распространяясь на значительные расстояния, попадают в почву и создают новые комплексы химических элементов. Из почвы эти вещества мигрируют в воздушную и водную среды, в ткани растений и в конечном итоге попадают в организм человека.

Особую опасность представляют тяжелые металлы, характер токсического действия которых иллюстрируется данными таблицы 3.1.

Таблица 3.1

Эффекты избирательной токсичности при загрязнении среды

тяжелыми металлами (данные ВОЗ 1991 г.)

Загрязнитель	Главное воздействие на здоровье
Мышьяк	Рак легких; кожные болезни; гематологические эффекты, включая анемию
Бериллий	Дерматиты, язвы; воспаления слизистых оболочек
Кадмий	Злокачественные новообразования; острые и хронические респираторные заболевания; почечная дисфункция
Хром	Рак легких; злокачественные образования в желудочно-кишечном тракте; дерматиты
Свинец	Нарушение процессов кроветворения; повреждение печени и почек; нейрологические эффекты
Ртуть	Воздействие на нервную систему, включая краткосрочную память; нарушение сенсорных функций и координации; почечная недостаточность
Никель	Респираторные заболевания (астма, нарушение дыхательной системы); пороки рождения и уродства; рак носа и легких
Ванадий	Астма; нервные расстройства; изменения в крови

Основным критерием при оценке уровня загрязнения почвы является предельно допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ в пахотном слое, которая устанавливается из условия, что загрязняющее вещество не должно оказывать прямого или косвенного воздействия на соприкасающиеся с почвой среды (воздух, воду), на здоровье человека и на способность почвы к самоочищению.

Существуют четыре разновидности ПДК, соответствующие лимитирующим показателям вредности в зависимости от путей миграции загрязняющих веществ в определенные среды. Эти лимитирующие показатели следующие:

- транслокационный, характеризующий переход химических веществ из почвы через корневую систему в зеленую массу и плоды растений;

- миграционный воздушный, характеризующий переход химических веществ из почвы в атмосферу;

- миграционный водный, характеризующий переход химических веществ из почвы в подземные грунтовые воды и водоисточники;

- общесанитарный, характеризующий влияние химических веществ на микробиоценозы и способность почв к самоочищению.

Наименьший из допустимых уровней содержания вещества является лимитирующим и принимается за ПДК вещества, т.к. отражает наиболее уязвимый путь воздействия данного токсиканта. Вместе с тем важнейшим показателем при обосновании ПДК химических веществ в почве является транслокационный показатель вредности, поскольку уровень транслокации определяет степень накопления токсикантов в продуктах питания, а с продуктами питания растительного происхождения в организм человека поступает в среднем 70% вредных химических веществ.

Согласно методическим указаниям [1], при оценке опасности загрязнения почв химическими веществами необходимо учитывать следующие закономерности:

1. Опасность загрязнения тем выше, чем в большей степени фактическое содержание вредных веществ в почве С [мг/кг] превышает ПДК [мг/кг], т.е. чем больше значение коэффициента опасности К₀ превышает единицу; коэффициент опасности определяется следующим образом:

. (3.1)

2. Опасность загрязнения тем выше, чем выше класс опасности вредных веществ. Отнесение химических веществ, попадающих в почву из выбросов, сбросов, отходов к тому или иному классу опасности проводится в соответствии с данными таблицы 3.2.

3. Опасность загрязнения тем выше, чем ниже буферные свойства почв.

Таблица 3.2

Отнесение химических веществ, попадающих в почву, к классам

опасности (по ГОСТ 17.4.1.02-83)

Класс опасности	Химическое вещество
I	Мышьяк, кадмий, ртуть, свинец, селен, цинк, фтор, бенз(а)пирен
II	Бор, кобальт, никель, молибден, медь, сурьма, хром
III	Барий, ванадий, вольфрам, марганец, стронций, ацетофенол

Под буферностью почвы понимается совокупность свойств почвы, определяющих ее барьерную функцию, которая в свою очередь обусловливает уровни вторичного загрязнения химическими веществами сред, контактирующих с почвой: растительности, атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод.

Основными компонентами почвы, создающими буферность, являются тонкодисперсные частицы, определяющие ее механический состав, органическое вещество (гумус), а также реакция среды рН.