CC BY
118УДК 628.1.004.12
А. С. Курников, д. т. н., профессор.
Т. А. Брагинская, старший преподаватель, ВГАВТ.
603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова,5
ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ *
На основании анализа состояния водных объектов Нижегородской области за период
с 2001 года по 2003 год выявлены наиболее часто присутствующие в природной воде
вредные химические вещества, снижающие ее качество.
Введение
В настоящее время к основным экологическим проблемам области можно отнести загрязнение водных объектов и недостаточное обеспечение населения качественной питьевой водой. Водные объекты области характеризуются умеренным уровнем суммарного загрязнения. Наиболее загрязненными считаются участки Чебоксарского водохранилища ниже сбросов Нижегородской станции аэрации и промзоны г. Дзержинска. Ввиду недостаточного финансирования ухудшается состояние гидросооружений, происходит их разрушение в период весенних половодий. Не смотря на то, что ведутся работы по реконструкции старых очистных сооружений и строительству новых, вопрос об их состоянии остается открытым. В ряде районов отсутствуют очистные сооружения, удовлетворяющие установленным требованиям. Большую экологическую опасность представляют морально устаревшие суда, выведенные из эксплуатации и скопившиеся на акваториях около баз отстоя флота. Вокруг судостроительных заводов и портов скопилось много затонувших и "обсохших" судов, которые также являются источниками загрязнения воды. Во многих городах и районных центрах области качество питьевой воды не соответствует установленным санитарным нормам. Объясняется это тем, что системы водоподготовки, находящиеся в ведении жилищно-коммунального хозяйства, крайне устарели. Наиболее неблагополучная ситуация сложилась в городах Кстово, Бор, Дзержинск, Павлово, Выкса, Кулебаки, Навашино, Сергач, Ветлуга, Шахунья, Заволжье, рабочих поселках Пильна, Соснов-ское, Вача, Перевоз, Бутурлине, селах Б. Болдино, Вад, Гагино.
1.Требования, предъявляемые к качеству воды
1.1. Показатели качества воды
Примеси в природных и сточных водах могут быть во взвешенном, коллоидном или растворенном состояниях, причем количество отдельных примесей в воде определяет ее свойства. Примеси во взвешенном состоянии представляют собой нерастворимые в воде суспензии и эмульсии. Они кинетически неустойчивы и находятся во взвешенном состоянии вследствие гидродинамического воздействия течения потока.
Примеси в коллоидном состоянии представляют собой гидрофобные и гидрофильные органические и минеральные коллоидные частицы. Коллоидные частицы могут быть природного или антропогенного происхождения, как, например, нерастворимые формы гумусовых веществ, детергенты, вирусы и др., которые по своим размерам близки к коллоидным примесям.
Концентрация отдельных примесей в воде определяет ее качество. Показатели качества воды различают физические, химические, биологические и бактериологические.
Физические показатели характеризуются как общесанитарные и они могут быть следующие.
Взвешенные вещества, содержащиеся в природных и сточных водах, могут быть
органического и минерального происхождения. Эти вещества характеризуются наличием в воде суспензированных частиц песка, глины, ила, планктона и др. В зависимости от размеров отдельных частиц и их плотности взвешенные вещества могут выпадать в виде осадка, всплывать на поверхность воды или оставаться во взвешенном состоянии.
Цветность воды обусловлена присутствием в воде гумусовых и дубильных веществ, жиров, органических кислот и других органических соединений.
Запах и вкус воды могут быть естественными (природными) или искусственными. Количественно запах и вкус воды оцениваются по пятибалльной шкале: 0 - никакого,
1 - очень слабый, 2 - слабый, 3 - заметный, 4 - отчетливый, 5 - очень сильный.
Химические показатели де^ят условно на пять групп: главные ионы, растворенные газы, биогенные вещества, микроэлементы и органические вещества.
Содержание главных ионов в пресных водах составляет 90-95 % от общего соле-содержания. В производственных сточных водах их проявления могут быть очень разнообразны, это ионы висмута, кобальта, никеля, мышьяка и других тяжелых металлов. Наиболее распространенные в природных водах анионы: НСО3, 80^,
С1 , СОз~, Н8Юз, и катионы: Ка+, Са2+ , Mg2+, К+, Бе2+ .
Среди растворенных газов определенное значение имеют кислород, диоксид углерода, сероводород и др. Содержание кислорода в воде поверхностных водоемов определяется поступлением его из воздуха и в результате фотосинтеза. В зимний период концентрация кислорода в воде водоемов резко уменьшается из-за отсутствия реаэрации и в связи с поступлением только подземных вод, почти не содержащих кислорода. Растворимость кислорода в воде зависит от температуры воды. Диоксид углерода находится в воде, как в растворенном виде, так и в форме угольной кислоты. Основным источником диоксида углерода в поверхностных водах являются биохимические процессы распада органических веществ, а также он попадает в водоемы с подземными водами. Концентрация диоксида углерода в воде зависит от солесодержания, pH, температу-' ры и др. Сероводород в природных водах встречается органического (продукт распада органических соединений) и неорганического (растворение минеральных солей) происхождений. Наличие сероводорода в воде придает ей неприятный запах, способствует коррозии металла и может вызвать зарастание трубопроводов.
К группе биогенных веществ относят соединения, необходимые для жизнедеятельности водных организмов и образующиеся ими в процессе обмена веществ. Это, в первую очередь, минеральные и органические соединения азота, а также фосфора. Органические формы азота представлены белками и продуктами их распада и поступают они в водные объекты с очищенными сточными водами. Неорганические соединения азота
НН^, N0^, N0' могут образоваться при разложении азотосодержащих органических соединений или же поступают в водоемы с атмосферными осадками, при вымывании удобрений из почвы. Промежуточной формой окисления аммонийного азота в нитраты N0 з являются нитриты N0 ~2 . Важным биогенным элементом является фосфор,
соединения которого в природных водах присутствуют в небольших концентрациях и оказывают существенное влияние на водную растительность.
Соединения железа (II) содержатся в основном в подземных водах, а соединения железа (III) - в поверхностных водах в незначительных количествах вследствие полного гидролиза солей.
Микроэлементы (содержание в воде менее 1 мг/л) в природных водах могут находиться в виде ионов, молекул, коллоидных частиц, взвеси, входить в состав минеральных и органических комплексов. В питьевой воде важное гигиеническое значение имеют соединения йода и фтора.
Органические вещества в природных водах бывают в виде гумусовых соединений, которые образуются при разложении растительных остатков. Органические при-
меси сточных вод вследствие их многообразия, сложности и трудности анализа непосредственно не определяются. Для характеристики степени загрязнения воды органическими соединениями применяют такие косвенные методы, как окисляемость воды (количество кислорода, необходимое для окисления примесей в данном объеме мг 02/л) и биохимическое потребление кислорода (БПК). В зависимости от применяемого окислителя различают перманганатную и биохроматную окисляемость. Для оценки содержания органических веществ в сточной воде, особенно если она представляет собой смесь бытовых и производственных вод, определяют химическое потребление кислорода (ХПК). БПК выражается количеством кислорода, необходимым для окисления органических соединений микроорганизмами в аэробных условиях. Полным БПК считается количество кислорода, требуемое для органических веществ до начала процессов нитрификации (БПКполн). В лабораторных исследованиях наряду с полным БПК определяется биохимическая потребность в кислороде в течение 5 суток - БПК5. Для бытовых сточных вод (без существенной примеси производственных) иногда считается, что за полную биохимическую потребность в кислороде можно принять БПК20. Количество кислорода, расходуемое для окисления аммонийного азота до нитритов и нитратов, при определении БПК не учитывается. Разность между ХПК и БПК характеризуется наличием примесей, не окисляющихся биохимическим путем, и количеством органических веществ, идущих на построение клеток микроорганизмов.
Активная реакция воды является показателем щелочности или кислотности, количественно она характеризуется концентрацией водородных ионов. Для нейтральной воды pH = 7, для кислотной - < 7 и для щелочной - > 7. Активная реакция природных вод обычно варьируется в пределах 6,5-8,5 pH, pH сточных вод колеблется в больших пределах в зависимости от происхождения.
Биологические показатели (гидробионты, гидрофлора) качества воды главным образом относятся к природным водам. Гидробионты подразделяются на планктон - обитатели, пребывающие в толще воды от дна до поверхности; ЬешоБ -обитатели, находящиеся на дне водоема, г^бюп - организмы, населяющие поверхностную пленку воды. Гидрофлора водных объектов определяется макрофитами (высшая водная растительность) и микрофитами (водоросли). При отмирании и разложении макрофитов вода обогащается органическими веществами, ухудшая органолептические показатели качества воды (запах, вкус, цветность, мутность). Микрофиты не только поглощают углекислоту, но и продуцируют кислород.
Бактериологические показатели качества воды характеризуют безвредность воды относительно присутствия болезнетворных микроорганизмов. Важным бактериологическим показателем является содержание бактерий группы кишечной палочки в 1 л воды, которое определяет величину коли-индекса. Наименьший объем воды (в мл), приходящийся на одну кишечную палочку, называется коли-титром.
1.2. Требования к качеству питьевой воды
Питьевая вода - это вода, пригодная к употреблению человеком и отвечающая критериям качества, то есть, - вода безопасная и приятная на вкус. Качество воды, поступающей потребителю из систем водоснабжения, должно соответствовать требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01 "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества". СанПиН устанавливает гигиенические требования к питьевой воде, нормирует содержание вредных химических веществ, наиболее часто встречающихся в природных водах, а также поступающих в источники водоснабжения в результате хозяйственной деятельности человека, определяет органолептические и некоторые физикомеханические параметры питьевой воды. Иначе говоря, питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства (таблицы 1-5).
Таблица 1
Нормы по микробиологическим и паразитологическим показателям
Показатели Единицы измерения Нормативы
Термотолерантные колиформ-ные бактерии Число бактерий в 100 мл Отсутствие
Общие колиформные бактерии Число бактерий в 100 мл Отсутствие
Общее микробное число Чисую образующих колонии бактерий в 1 мл Не более 50.
Колифаги Число бляшкообразующих единиц (БОЕ) в 100 мл Отсутствие
Споры сульфитредуцирующих клостридий Число спор в 20 мл Отсутствие
Цисты лямблий Число цист в 50 л Отсутствие
Безвредность питьевой воды по химическому составу определяется ее соответствием нормативам по обобщенным показателям и содержанию вредных химических веществ, наиболее часто встречающихся в природных водах, а также веществ антропогенного происхождения, получивших глобальное распространение.
Таблица 2
Нормы по химическим показателям
Показатели Единицы измерения Нормативы (предельно допустимые концентрации (ПДК)), не более Показатель вредности <1> Класс опасности
Обобщенные показатели
Водородный показатель Единицы pH В пределах 6-9
Общая минерализация (сухой остаток) мг/л 1000(1500) <2>
Жесткость общая мг-экв./л 7,0(10) <2>
Окисляемость перманга-натная мг/л 5,0
Нефтепродукты, суммарно мг/л 0,1
Поверхностно - активные вещества (ПАВ), анионоактивные мг/л 0,5
Фенольный индекс мг/л 0,25
Неорганические вещества
^ 1 Алюминий (А1 ) мг/л 0,5 с. - т. 2
Барий (Ва 2*) мг/л 0,1 с. - т. 2
Бериллий (Ве 2+) мг/л 0,0002 с. - т. 1
Бор (В, суммарно) мг/л 0,5 с. - т. 2
Железо (Ре, суммарно) мг/л 0,3 (1,0) <2> орг. 3
Кадмий (Сс1, суммарно) мг/л 0,001 орг. 2
Марганец (Мп, суммарно) мг/л 0,1 (0,5) <2> орг. 3
Медь (Си, суммарно) мг/л 1,0 орг. 3
Молибден (Мо, суммарно) мг/л 0,25 с. - т. 2
Мышьяк (Аб, суммарно) мг/л 0,05 с. - т. 2
Никель (N1, суммарно) мг/л 0,1 с. - т. 3
Нитраты (по ТМОз ) мг/л 45 с. - т. 3
Продолжение табл. 2
Показатели Единицы измерения Нормативы (предельно допустимые концентрации (ПДК)), не более Показатель вредности <1> Класс опасности
Ртуть (Н& суммарно) мг/л 0,0005 с. - т. 1
Свинец (РЬ, суммарно) мг/л 0,03 с. - т. 2
Селен (Бе, суммарно) мг/л 0,01 с. - т. 2
Стронций (8г 2+) мг/л 7,0 с. - т. 2
Сульфаты (804) мг/.г^ 500 орг. 4
Фториды (Р)
Для климатических районов
-ІИІІ мг/л 1,5 с. - т. 2
-III мг/л 1,2 2
Хлориды (СГ) мг/л 350 орг. 4
Хром (Сг6+) мг/л 0,05 с. - т. 3
Цианиды (СЫ ) мг/л 0,035 с. - т. 2
Цинк @п П мг/л 5,0 орг. 3
Органические вещества
гамма - ГХЦГ (линдан) мг/л 0,002 <3> с. - т. 1
ДДТ (сумма изомеров) мг/л 0,002 <3> с. - т. 2
2,4 -Д мг/л 0,03 <3> с. - т. 2
Примечания:
<]> Лимитирующий признак вредности вещества, по которому установлен норматив: "с. -т." - санитарно-токсилогический, "орг." - органолептический.
<2> Величина, указанная в скобках, может быть установлена по постановлению главного государственного санитарного врача по соответствующей территории для конкретной системы водоснабжения на основании оценки санитарно-эпидемиологической обстановки в населенном пункте и применяемой технологии водоподготовки.
<3> Нормативы приняты в соответствии с рекомендациями ВОЗ.
Классы опасности химических веществ подразделяются на: 1 класс - чрезвычайно опасные, 2 класс - высокоопасные, 3 класс - опасные, 4 класс - умеренно опасные
Таблица 3
Содержание вредных химических веществ
Показатели Еди- ницы изме- рения Нормативы (предельно допустимые концентрации (ПДК)), не более Показа- тель вредности Класс опасно- сти
Хлор
- остаточный свободный мг/л в пределах 0,3 - 0,5 орг. 3
- остаточный связанный мг/л в пределах 0,8 - 1,2 орг. 3
Хлороформ (при хлорировании воды) мг/л 0,2 с. - т. 2
Озон остаточный мг/л 0,3 орг.
Формальдегид (при озонировании воды) мг/л 0,05 с, - т. 2
Полиакриламид мг/л 2,0 с. - т.. 2
Активированная кремнекислота (по Бі) мг/л 10 с. - т. 2
Полифосфаты (по РО^") мг/л 3,5 орг. 3
Остаточные количества алюминий -и железосодержащих коагулянтов мг/л см. показатели "Алюминий", "Железо" таблицы 2
Таблица 4
Органолептические показатели воды
Показатели Единицы измерения Нормативы, не более
Запах баллы 2
Привкус баллы 2
Цветность градусы 20(35) <1>
Мутность ЕМФ (единицы мутности по формазину) или мг/л (по каолину)» 2,6 (5,5) <1> 1,5 (2) <1>
Примечание:
<1> Величина, указанная в скобках, может быть установлена по постановлению главного государственного санитарного врача на соответствующей территории для конкретной системы водоснабжения на основании оценки санитарно-эпидемиологической обстановки в населенном пункте и применяемой технологии водоподготовки.
Таблица 5
Радиационная безопасность питьевой воды
Показатели Единицы измерения Нормативы Показатель вредности
Общая альфа - радиоактивность Б к/л 0,1 радиац.
Общая бета - радиоактивность Бк/л 1,0 радиац.
2. Состоянии водных объектов
2.1. Общие сведения
Главным источником водоснабжения городов, райцентров и поселков городского типа являются поверхностные воды. В 14 городах и районных центрах вода подается из Горьковского водохранилища, рек Волги, Оки, Линды, Валавы, Керженца, М.Мокши, озер в районе р. Сережи. Серьезной проблемой является использование поверхностных водоемов не только в качестве источников водоснабжения, но и в качестве приемников сточных вод. Основными загрязнителями водных объектов остаются предприятия жилищно-коммунального хозяйства, энергетики, машиностроения, сельского хозяйства, а также речной транспорт. Не решена проблема сброса в водоемы неочищенных ливневых стоков с территорий городов и населенных пунктов. В сельских местностях используются в основном подземные воды, которые эксплуатируются посредством скважин, колодцев и каптажа родников. Ежегодный объем забора воды из природных водных объектов в Нижегородской области составляет из поверхностных источников 88 % и 12 % - из подземных источников. Для целей хозяйственно-питьевого водоснабжения суммарное использование вод в 2003 году составило 1093,74 тыс. м3/сут. (2001 г. - 1035,33 тыс. м3/сут.), в том числе за счет подземных 454,81 тыс. м3/сут. (2001 г. - 349,81 тыс. м3/сут.), за счет поверхностных -638,93 тыс. м3/сут. (2001 г - 685,52 тыс. м3/сут.). Как видно, увеличилось потребление воды из подземных источников.
2.2. Состояние поверхностных источников
Поверхностные водные ресурсы Нижегородской области сформированы Горьковским и Чебоксарским водохранилищами, более 9 тыс. рек и ручьями общей протяженностью 25993 км. Реки Волга и Ока - это основные поверхностные источники водоснабжения населения и промышленности 10 крупных городов области (с населе-
нием свыше 2,5 млн чел.). Наблюдение за качеством поверхностных вод Нижегородской области проводит Верхне-Волжское управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (ВВУГМС), по данным которого характерными загрязняющими веществами водных объектов являются медь, железо общее, марганец, нефтепродукты, цинк, легкоокисляемые органические вещества по величине БПК5, нит-ритный и аммонийный азот, сульфаты, свинец, повторяемость превышения ПДК разовыми концентрациями которых находилась в пределах 50-100 %. Распределение отдельных участков контролируемых водных объектов по классам качества воды за период с 2001 по 2003 год имеет следующее соотношение: 2001 год - 76 % умеренно загрязненных вод, 22 % загрязненных (Чебоксарское вдхр. ниже сбросов сточных вод Нижегородской станции аэрации, р. Ока в черте гг. Павлово и Горбатов, р. Ворсма, р. Сейма, р. Кудьма) и 2 % грязных вод (р. Пыра); 2002 год - 88 % относились к умеренно загрязненным водам, 12 % - к загрязненным (рр. Пыра, Кудьма ниже сбросов г. Богородска, Большая Какша, Сейма, Ворсма); 2003 год - 85 % умеренно загрязненных вод, 12,5 % загрязненных (рр. Сундовик, Алатырь, Бол. Какша, Сейма, Ворсма) и
2,5 % грязных вод (р. Пыра ). Результаты этих наблюдений представлены на рис. 1.
2001 2002 2003
□ Уверенно загрязнённое ИЗаірязнежье ■ Грязные
Рис. 1. Характеристика распределения водных объектов Нижегородской области по классам качества (в % от общего числа створов) в 2001-2003 гг. по данным наблюдений Верхне-Волжского УГМС
Ежегодно в водных объектах области фиксируются максимальные концентрации загрязняющих веществ, превышающие предельно допустимые концентрации (ПДК). По итогам 2001 года максимальная концентрация меди составила 27 ПДК (Чебоксарское водохранилище ниже Н. Новгорода). Максимальная концентрация железа общего, превысившая уровень высокого загрязнения (ВЗ), достигла 33 ПДК и была зафиксирована в воде р. Пыры. Максимальная концентрация азота нитритного, зарегистрированная в воде р. Ока ниже Павлово, достигла 45 ПДК (выше уровня ВЗ). Гидрохи-мические наблюдения показали максимальную концентрацию марганца - 12 ПДК в воде р. Пыры. Максимальная концентрация цинка (9 ПДК) была зарегистрирована в р. Линда, а максимальная концентрация сульфатов природного содержания в воде р. Ворсмы - 13 ПДК. Легкоокисляемые органические вещества по показателю БПК5 имели максимальную концентрацию 5,1 ПДК (выше уровня ВЗ) в воде р. Теши. В
устье р. Оки зафиксирована максимальная концентрация ментола (2,2 ПДК). Кроме того, максимальных концентраций достигли: СПВА - 1,2 ПДК (в воде р. Кудьмы ниже сбросов г. Богородска), фосфаты - 1,7 ПДК (в воде р. Сеймы), формальдегид -1,1 ПДК (в воде Чебоксарского вдхр. выше Кстово), лигносульфонаты и таннины -
1,6 ПДК (в воде выше г. Городца). Максимальные концентрации хлорорганических пестицидов (ХОП), эпизодически обнаруживавшиеся в воде водных объектов области, были такими: альфа-ГХЦГ - 0,002 мкг/л (в воде Чебоксарского вдхр. ниже устья р. Оки), гамма-ГХЦГ - 0,003 мкг/л (в воде р. Кудьмы в районе г. Кстово), ДДЭ-0,012 мкг/л, ДДТ - 0,020 мкг/л>(в устье р. Оки). В 2001 году на территории области случаев экстремально высокого загрязнения (ЭВЗ) не зарегистрировано, но отмечено 44 случая высокого загрязнения азотом нитритным, 11 случаев - сульфатами,
2 случая ВЗ железом общим, 2 случая - марганцем и по 1 случаю - азотом аммонийным и легкоокисляемыми органическими веществами по показателю БПК5.
По результатам наблюдений Верхнее-Волжского УГМС в 2002 году максимальная концентрация загрязняющих веществ в водных объектах области достигла: сульфаты - 29 ПДК (р. Ворсма), медь - 23 ПДК (р. Ока), нефтепродукты - 19 ПДК (Чебоксарское вдхр.), азот аммоний - 14 ПДК (р. Б.Какша), железо общее - 12 ПДК (р. Пыра), марганец - 10 ПДК (Чебоксарское вдхр.), азот нитритный - 9 ПДК (р. Кудьма), цинк - 7 ПДК (р. Ока), фенолы - 7 ПДК (Чебоксарское вдхр.), легкоокис-ляемые органические вещества по величине БПК5 - 6 ПДК (р. Теша), фосфаты -4 ПДК (р. Сейма), свинец и метанол - 3 ПДК (Чебоксарское вдхр.), СПАВ -1,1 ПДК (р. Кудьма), ДДЭ - 0,006 мкг/л (р. Оха). В 2002 году случаев экстремально высокого загрязнения водных объектов в Нижегородской области не зарегистрировано. Было отмечеЕЮ 7 случаев высокого загрязнения сульфатами - 10-29 ПДК (природное содержание), 3 случая высокого загрязнения легкоокисляемыми органическими веществами по величине БПК5 (5-5,5 ПДК), 2 случая - азотом аммонийным (13-14 ПДК) и 1 ч случай пониженного содержания растворенного кислорода (до 2,75 мг/л).
Из характеристики распределения водных объектов по классам качества (рис. 1) видно, что по сравнению с предыдущими годами, качество воды поверхностных вод в 2003 году в целом ухудшилась - появились участки, относящиеся к классу грязных вод - 2,5 % (2001 г. - 2 %, 2002 г. - отсутствовали). Поэтому следует подробнее остановится на результатах наблюдений ВВУГМС за состоянием водных объектов в 2003 году.
Среднегодовые концентрации загрязняющих веществ в воде рек и водохранилищ Нижегородской области, содержание которых превышало ПДК по итогам 2003 года, представлены в таблице 6.
Содержания растворенного кислорода в воде рек и водохранилищ находилось в пределах 2,72-19,8 мг/л. Неблагоприятным кислородным режимом характеризовались р. Алатырь, где в сентябре была отмечена минимальная концентрация растворенного кислорода, составившая 2,72 мг/л.
По максимальным концентрациям загрязняющих веществ в водных объектах области сложилась следующая ситуация: марганца - 43 ПДК (р. Пыра), азота нитритного -33 ПДК (Чебоксарское вдхр. ниже сбросов сточных вод Нижегородской станции аэрации), железа общего - 28,9 ПДК (р. Пыра), меди - 22 ПДК (р. Ока выше г. Н.Новгорода), сульфатов - 15,4 ПДК (р. Ворсма), нефтепродуктов - 8,6 ПДК (р. Кудьма в черте г. Кстово), цинка - 7,4 ПДК (Чебоксарское вдхр. ниже сбросов сточных вод Нижегородской станции аэрации), легкоокисляемых органических веществ по показателю БПК5 - 5,7 ПДК (р. Теша у д. Натальино), азота аммонийного - 5,3 ПДК (Чебоксарское вдхр. ниже сбросов сточньгх вод Нижегородской станции аэрации), фенолов - 3 ПДК (Горьковское вдхр.), свинца - 2,8 ПДК (р. Ока в черте г. Н. Новгорода), метанола - 2,5 ПДК (р. Пыра), никеля - 1,1 ПДК (р. Ока выше г. Дзержинска), СПАВ -1 ПДК (р. Узола), азота нитратного - 1 ПДК (Чебоксарское вдхр. ниже г. Кстово).
Таблица 6
Уровень содержания загрязняющих веществ в воде контролируемых водных объектов Нижегородской области в 2003 г.
Загрязняющее вещество Уровень содержания (ГТДК):
умеренно загрязненные водные объекты загрязненные и грязные водные объекты
Медь р 3,0—6,0 3,0-7,0
Нефтепродукты 1,1-1,7 2,0
Органические вещества по БПК5 1,1-4,0 1,3-1,6
Азот аммонийный 1,0-1,4 1,1-1,5
Азот нитритный 1,0-3,0 1,5-3,0
Железо общее 1,2-4,0 1,4-18,0
Марганец 1,0-4,0 1,7-11,0
Цинк 1,0-1,3 1,1-1,4
Сульфаты 1,0-5,0 4-12
Свинец 1,2-2,0 -
Метанол <пдк 1,1
Величина минерализации <пдк 1,7
Таблица 7
Качество боды водных объектов Нижегородской области по гидрохимическим показателям в 2003 г.
Водный объект, пункт наблюдений ИЗВ В фоновом створе В остальных створах
Качество воды Приоритетные загрязняющие вещества (среднегодовая концентрация в ПДК)
р. Пыра - пос. 1-е Мая 6,0 Г рязная Железо общее (18), марганец (11), медь (4), нефтепродукты (2), азот аммонийный (1,3), метанол (1,1)
р. Ворсма - г. Вор-сма 3,6 Загрязненная Сульфаты (12), медь (5), общая минерализация (1,7), азот нитритный (1,5), железо общее (1,4), цинк (1,4), БПК5 (1,3)
р. Сейма - устье 3,3 Загрязненная Марганец (6), железо общее (5), сульфаты (4), медь (3), азот нитритный (3), БПК5 (1,6), азот аммонийный (1,5)
р. Сундовик -с. Семово 2,9 Загрязненная Медь(7), железо общее (3), марганец (3), сульфаты (4), БПК5 (1,3), цинк 0Л) '
р. Алатырь -с. Мадаево 2,7 Загрязненная Медь (3), железо общее (2), марганец (1,7), цинк (1,1)
р. Большая Какша -пгт. Сява 3,0 Загрязненная Железо общее (8), медь (5), марганец (3), азот аммонийный (1,1), цинк (1,1)
Таблица 8
Сведения о случаях высокого загрязнения (ВЗ) водных объектов на территории Нижегородской области в 2003 г.
Водный объект Пункт, створ Показатели качества воды, по которым зарегистрированы случаи ВЗ
Дата Ингредиент Концентрации в
мг/л пдк
р. Алатырь с. Мадаево 0,5 км ниже с Мялярип’ 01.09 Растворенный кислород 2,74 -
2,2 км ниже ГП 01.10 2,72 -
г. Н.Новгород, 4,2 км ниже 16.01 0,660 33,0
Чебоксарское 16.01 Азот нитритный 0,330 16,5
вдхр. г. Н.Новгорода, 0,5 км ниже о. Подновский 05.03 0,300 15,0
05.03 0,273 11,9
р. Пыра п. Первое Мая, 0,6 км выше поселка 04.04 Марганец 0,430 43,0
в черте г. Павлово 12.10 БПК5 10,1 5
0,7 км ниже г. Павлово 04.03 0,274 14
04.03 0,337 17
0,5 км выше г. Дзержинска 06.03 0,216 11
р. Ока 15,4 км ниже г. Дзержинска 06.03 Азот нитритный 0,356 18
1,16 км выше г. Н.Новгорода 05.03 0,385 19
в черте г. Н.Новгорода, 0,3 км ниже старого Окского моста 06.03 0,364 18
04.04 11,2 6
р. Теша д. Натальино, 0,5 км ниже д. Натальино 04.05 БПК5 11,5 6
05.06 11,3 6
05.07 п,з 6
01.01 1410 14
02.02 1537 15
03.03 1446 15
р. Ворсма г. Ворсма 2,6 км ниже гидропоста 01.04 Сульфаты 1423 14
02.07 1302 13
02.08 1147 12
02.09 1216 12
01.10 1180 12
В течение года было зафиксировано 10 случаев высокого загрязнения водных объектов азотом нитритным (11-33 ПДК), 8 случаев - сульфатами (12-15 ПДК, природное содержание), 5 случаев - легкоокисляемыми органическими веществами по величине БПК5 (5-6 ПДК), 1 случай - марганцем (43 ПДК) и 2 случая низкого содержания в воде растворенного кислорода (2,74-2,72 мг/л).
В октябре 2003 г. в Чебоксарском водохранилище и в районе г. Городца обнаружено экстремально высокое загрязнение воды нефтепродуктами - 3,4 мг/л (68 ПДК). Загрязнение произошло в результате аварийного сброса печного топлива через коллектор очистных сооружений.
Загрязнения водных объектов по гидрохимическим показателям (выборочно) приведены в табл. 7, а случаи высокого загрязнения - в табл. 8.
Реки Сундовик, Алатырь, Бол.Какша, Сейма, Ворсма и Пыра относятся к классу загрязненных и грязных вод. Это обусловлено более высоким, по сравнению с водными объектами класса умеренно загрязненных вод, уровнем содержания железа общего, марганца, сульфатов и величиной общей минерализации.
У большинства водозаборов из поверхностных водоисточников зоны санитарной охраны не отвечают санитарным нормам и правилам. Качество воды в поверхностных водоемах в местах водопользования выглядит следующим образом (рис. 2).
50
40
30
20
10
все источники {из них поверхности«
1999
2000
2001
2002 2003
а - санитарно-химические показатели
50
40
30
20
10
все источники | из них поверхностные
1999 2000 2001 2002 2003
б - микробиологические показатели Рис. 2. Процент нестандартных проб питьевой воды из источников центрального водоснабжения
Из рис. 2 видно, что в 2003 году качество воды в источниках водоснабжения, в том числе поверхностных, ухудшилось по сравнению с предыдущими годами как по санитарно-химическим, так и по микробиологическим показателям. Качество воды из открытых водоемов по микробиологическим показателям не соответствовало требованиям в 42,6 % проб против 28,7 % проб в 2001 году и 36,0 % - в 2002 г.
В целом по Нижегородской области в 2003 году процент проб, не отвечающих гигиеническим нормативам по санитарно-химическим и микробиологическим показателям, из водоемов I категории (используемых для питьевого водоснабжения) составил соответственно 75,6 и 30,7 (2001 г. - 80,0 % и 27,0 %, 2002 г. - 60,1 % и 23,9 %). Эти данные представлены на рис. 3.
80
60
40
20
; Щ ICC' r'C ГОГгЗЛТ-ГИ
□ микробиэпогичесгие токалвтегм
1999
2000
2001
2002
2003
Рис. 3. Процент нестандартных проб из водоемов I категории.
2.3. Состояние подземных источников
Территория Нижегородской области расположена в пределах трех артезианских бассейнов подземных вод II порядка: Волго-Сурского, Ветлужского и Московского. Основную роль в экономическом и социальном развитии территории нашей области имеют подземные воды хозяйственно-питьевого назначения.
Обеспеченность ресурсами подземных вод питьевого качества населения Нижегородской области (3,6 млн. чел.) на человека в 2003 году составила 2,27 м3/сут, что на 2,6 % меньше по отношению к предыдущему (2002 г. - 2,33 м3/сут). Доля подземных вод в балансе хозяйственно-питьевого водоснабжения по итогам 2003 года составила 41, 58 % (2001 г. - 33,79 %). Удельное потребление вод из подземных источников в крупных городах снизилось до 51,6 м3/сут. и увеличилось в городах с населением менее 100 тыс. человек и поселках городского типа до 152, 5 м3/сут., в сельских населенных пунктах - до 237,6 м3/сут. (рис. 4).
Загрязнение подземных вод обусловлено, в основном, интенсивной деятельностью 29 промышленных и 16 коммунальных объектов. По состоянию на 01.01.2004 г. выявлено 54 очага загрязнения подземных вод (2002 г. - 39 очагов загрязнения). По классам опасности выявленные очаги загрязнения подразделяются на высокоопасные, опасные, умеренно опасные и на очаги, класс опасности которых не определен. Из общего количества очагов загрязнения -7(13%) характеризовались наличием загрязняющих веществ 2-го класса опасности с санитарно-токсикологическим воздействием на человека (формальдегид, цианиды, бензол, алюминий, барий, стронций, бор, метанол, свинец, фториды, мышьяк). По формальдегиду и цианидам отмечалось превышение ПДК в 3,6-24 раза, по барию - в 15 раз (промзона г. Дзержинска).
■ В горо дах чісл енностью более 100 тыс.чел.
■ В горо дах «мел енностью м енее 100 тыс.чел.и пг.т.
■ В се лье* их насел енных п'унк тах
- среднее удельное потребление подземных вод а хозяйственно - питьевое водоснабжение по [ижегородской области.
Рис. 4. Удельное потребление подземных вод на хозяйственно-питьевое водоснабжение
на 1 человека, л/сут.
К опасному 3 классу был отнесен 31 очаг загрязнения, что составило 58 % их общего числа. Самыми распространенными загрязняющими веществами данного класса являются нитраты и железо. Содержание нитратов в количестве 3,5 ПДК отмечено в подземных водах около ОАО "Ильиногорское". В 22 случаях произошло загрязнение вод соединениями железа. Содержание данного компонента превышала ПДК в 4,67-102,7 раза, а максимальная концентрация железа - 363,3 ПДК была зафиксирована в подземным водах на участке расположения полигона складирования снега МУП "Дорожник".
К классу умеренно опасных отнесено 5 очагов загрязнения (9%), где отмечено содержание сульфатов - 1,8-4,7 ПДК (с. Мокрое Кстовского района), хлоридов - 6,4 ПДК (ОАО "Варя).
К группе очагов загрязнения, класс опасности которых не определен, отнесены 11 очагов, что составляет 20% общего числа. Содержание нефтепродуктов в подземных водах большинства из них колеблется от 2,5 до 73 ПДК. Максимальное загрязнение нефтепродуктами (671 ПДК) наблюдалось в районе пруда-накопителя промливневых стоков АО "Нижегородский машзавод".
По состоянию на 01.01.2004 г. в подземных водах концентрация загрязняющих веществ составила: цианиды - 0,3-24 ПДК, формальдегид - 1,3-3,6 ПДК, бензол -10-60 ПДК, кадмий - 100 ПДК, нефтепродукты - 1^,3 ПДК, железо - до 1986,7 ПДК, марганец - 4,75-25,3 ПДК, медь - 4,5 ПДК, хром - 4 ПДК, аммоний солевой -1,5-14 ПДК, нитраты - 1,17-1,56 ПДК. Минерализация увеличилась до 20,5 г/л, общая жесткость уменьшилась до 72,0 мг-экв/л.
Из общего количества выявленных случаев загрязнения основная их часть связана с деятельностью сельского хозяйства (комплексы и фермы крупного рогатого скота, птицефабрики, склады ядохимикатов и минеральных удобрений и др.), коммунального хозяйства (свалки твердых бытовых отходов, канализационные очистные сооружения), промпредприятий ( автозаправочные станции, склады горюче-смазачных материалов, нефтебазы и др.) Наибольшее количество источников загрязнения подземных вод находится на территории интенсивно развивающихся и развитых районов: Борского, Балахнинского, Володарского, Городецкого, Навашинского, Первомайского, Семеновского и др.
Качество подземных вод Нижегородской области не однородно, что обусловлено ее природным составом. Имеются проблемы с водоснабжением центральных районов области - Вачского, Павловского, Сосновского, Д. Константиновского, Кстовского, Вадского, Перевозского, Бутурлинского, Сергачского, Лысковского, Пильнинского и других районов, где подземные воды имеют высокую жесткость. Для подземных вод Борского, Володарского, Балахнинского характерно повышенное содержание железа и марганца, для Шахунского района - повышенное содержание фтора (до 2,8 мг/дм3), а для Ветлужского района - повышенное содержание бора (до 3,3 мг/дм3).
Таким образом, основными загр^няющими веществами подземных источников являются железо, марганец, фтор и бор, содержание которых во много раз превышает предельно допустимые концентрации.
Более высокая степень защищенности подземных вод от техногенных загрязнений и их лучшее экологическое состояние по сравнению с поверхностными водами определяют необходимость их максимально возможного использования. Применение прогрессивных технологий по очистке воды до питьевых кондиций позволит уменьшить затраты по приготовлению питьевой воды и увеличить ее санитарную надежность.
Список литературы
[1] Справочник по очистке природных и сточных вод / J1.JI. Пааль, Я.Я. Кару, Х.А. Мельдер, Б.Н. Репин - М.: Высш. шк., 1994. - 336 с.: ил.
[2] Состояние окружающей среды и природных ресурсов Нижегородской области в 2001 году. Ежегодный доклад. - Н. Новгород, 2002. - 189 с.
[3] Состояние окружающей среды и природных ресурсов Нижегородской области в 2002 году. Ежегодный доклад. - Н. Новгород, 2003. - 191 с.
[4] Состояние окружающей среды и природных ресурсов Нижегородской области в 2003 году. www.esc.nnov.ru
[5] Питьевая вода и водоснабжение населенных мест. Санитарно-эпидемиологические правила . и нормативы. СанПиН 2.1.4.1074-01
THE ECOLOGICAL CONDITION OF WATER OBJECTS IN THE NIZHEGORODSKIY REGION
A. S. Kurnikov, T. A. Braginskaya
The condition of the water objects in the Nizhegorodskiy region on the basis of analysis far the region from 2001 till 2003 reveal more often presencing (attending) in the natural water the harmful chemicals substances, which reduce her quality.
УДК 628.162.82.002.5
A. С. Курников, д. т. н., профессор.
B. Н. Власов, заведующий лабораторией, ВГАВТ.
603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.
СУДОВЫЕ СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ ЖИДКОСТЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОЗОНИРОВАНИЯ
В статье показаны судовые системы, в которых применяется процесс озонирования. Произведен анализ технико-эксплуатационных показателей существующих судовых станций приготовления озона. Показан путь повышения производительности озонаторов.
