CC BY
28
УДК 556.5
А. Р. Галимова, Р. Р. Шагидуллин, Ю. А. Тунакова
ОЦЕНКА ВКЛАДА ПРЕДПРИЯТИЙ В ФОРМИРОВАНИЕ ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД В РАЙОНЕ Г. КАЗАНИ
Ключевые слова: поверхностные воды, сточные воды, привнос вещества, ущерб, индекс загрязненности, коэффициент
загрязненности, предприятия, металлы.
На основе анализа существующих показателей для оценки качества поверхностных вод обоснован выбор таких критериев, как ущерб от привноса загрязняющих веществ, а также индекс и коэффициент загрязненности. Проведено ранжирование предприятий г. Казани по степени нагрузки на Куйбышевское водохранилище по общему объему сбрасываемых вод, по общей массе содержащихся в стоках ионов металлов, по ущербу в денежном выражении и концентрационным критериям. Для анализа вклада предприятий на поверхностные воды в районе г.Казани обоснована необходимость одновременного использования критериев двух видов: рассчитываемых на основе массы загрязняющих веществ и на основе концентрации их в сбрасываемой сточной воде.
Keywords: surface water, waste water, transfer of material damage, pollution index, the ratio ofpollution, enterprisemetals.
Based on an analysis of existing indicators to assess the quality of surface water The choice of criteria such as the damage caused by pollutants brings, as well as index and contamination factor. A rankingofthe enterprises of Kazan on the degree of load on the Kuibyshev reservoir of the total volume of discharged water, based on the total weight contained in the effluent of metal ions on the damage in monetary terms and concentration criteria. To analyze the contribution of enterprises in the surface water in the area of Kazan necessity of simultaneous use of two types of criteria: calculated on the basis of the mass of pollutants and on the basis of their concentration in discharged waste water.
Основным источником водоснабжения в г. Казани являются поверхностные воды Куйбышевского водохранилища, которые обеспечивают до 92% от общей потребности города в воде [1].
Для оценки вклада промышленных предприятий уровень загрязнения поверхностных вод в условиях небольшого объема исходныхданных возможно использование таких количественных показателей как:
- привнос индивидуальных загрязняющих веществ со сточными водами (ПИЗВ);
- суммарный привнос загрязняющих веществ со сточными водами (СПЗВ);
- ущерб (У) в денежном выражении от привноса загрязняющих веществ в водные объекты;
- средние условные концентрации загрязняющих веществ в сточных водах;
- индекс загрязненности;
- коэффициент загрязненности.
Основными исходными данными для расчета вышеперечисленных показателей являются данные официальной статистической отчетности № 2-тп (водхоз) предприятий-водопользователей с крайне ограниченным перечнем показателей сброса приоритетных загрязняющих веществ.
Наибольшую нагрузку на поверхностные воды в районе г. Казани по расходу сточных вод (91%), а также по суммарной массе всех сбрасываемых ионов металлов (98%) оказывает МУП «Водоканал» г. Казани (рис. 1, 2).
Далее следует ОАО «Казаньоргсинтез» (4,5% по расходу сточных вод и 1,1% по абсолютной массе сбрасываемых ионов металлов) и ОАО «Казанский завод синтетического каучука» (2,6% по расходу
сточных вод). Вклад остальных рассмотренных предприятий и по расходу сточных вод, и по абсолютной массе сбрасываемых металлов составляет величину <1% [2].
Рис. 1 - Вклад предприятий г.Казани в сброс загрязненной воды (по общему объему) в поверхностные водные объекты
Рис. 2 - Вклад предприятий г.Казани в поступление ионов металлов в поверхностный сток со сточными водами
Однако, суммирование масс сбрасываемых веществ не является однозначным критерием оценки нагрузки на водные объекты, т.к. предприятие может сбрасывать значительный объем
сточных вод, но с низкими концентрациями веществ. К тому же сбрасываемые вещества обладают различным уровнем токсичности. В свою очередь, ставки платы за сброс загрязняющих веществ в неявном виде учитывают степень токсичности загрязняющих веществ. Поэтому, наиболее объективным показателем суммарной нагрузки сточных вод предприятий на водный объект является ущерб от привноса загрязняющих веществ в денежном выражении. [3]
Поэтому для оценки нагрузки предприятий г. Казани с учетом различной токсичности загрязнителей была использована величина ущерба, рассчитываемая по формуле (табл.2)
У = Кэ/ф • Y.i ПрИВНОС; •Уудд •Кинд (1)
где Кэ/ф - коэффициент, учитывающий
экологические факторы (состояние водных объектов) по бассейнам рек, равный для Республики Татарстан 1,35;
Уудд - удельный ущерб по каждому ингредиенту, или ставка платы за сброс загрязняющих веществ в водные объекты в пределах ПДС; Кин,г коэффициент индексации; Привнос - привнос индивидуальных загрязняющих веществ со сточными водами, который рассчитывается как разность между массой вещества в сточных водах (Мст, т/год) и массой вещества, полученной при водопотреблении, с учетом фоновых характеристик водного объекта (Сф, г/м3) и расхода сточных вод (q, тыс.м3/год) по формуле:
Привнос, т/год =МСт - Сф • q/1000 (2)
Фоновые значения содержания металлов в поверхностных водах в месте забора вод водозабором «Волжский» (табл.1) были определены методом атомно-адсорбционной спектрометрии (AAS). Методы плазменной масс-спектрометрии, нейтронно-активационного анализа были отклонены ввиду высокой стоимости определения и его длительности. Методы плазменной атомно-эмиссионной спектрометрии и рентгено-флуоресцентной спектрометрии отклонены ввиду низкой селективности в отношении металлов. Методы инверсионной амперометрии, ионной хроматографии, спектрофотометрии отклонены ввиду полной минерализации пробы, большой вероятности внесения загрязнений, больших объемов образцов и временных затрат.
Метод атомно-абсорбционной спектрометрии выбран, как один из наиболее селективных, характеризующихся малым влиянием состава пробы на результаты анализа, воспроизводимых и относительно недорогих методов, позволяющий быстро, с высокой точностью проводить определение содержания металлов в водных растворах.
Таблица 1 - Содержание металлов в воде, в районе водозабора «Волжский»
Определяемый металл Концентрация, мг/л
Zn 0,066±0,036
Cr 0,00062±0,00026
Cu 0,0063±0,0011
Co 0,00044±0,00012
Mn 0,014±0,007
Pb 0,003 8±0,0011
Fe 0,328±0,044
Ni 0,0041±0,0015
Для оценки воздействия сточных вод в зоне их выпуска могут быть рекомендованы два комплексных критерия загрязнения, позволяющие оценить степень воздействия, поскольку высококонцентрированные сточные воды могут нанести существенный ущерб водной экосистеме непосредственно в зоне сброса (рассеяния), т.е. до достижения зоны полного смешения.
Комплексные критерии оценки обычно используются для оценки качества природных вод. Но они могут быть применены для оценки влияния сточных вод предприятий на водные объекты, показывая комплексное действие различных загрязняющих веществ, содержащихся в их составе.
Первый из них - индекс загрязненности (ИЗ) аналогичен описанному в литературе индексу загрязненности вод (ИЗВ). Он рассчитывается (табл.2) как среднее арифметическое приведенных к ПДК средних условных концентраций загрязняющих веществ в сточных водах по формуле:
(3)
где п - общее количество загрязняющих веществ и показателей загрязнения, определенных в сточных водах;
ПДК1 - предельно допустимая концентрация 1-го загрязняющего вещества;
Сусл1 - средние условные концентрации загрязняющих веществ в сточных водах (г/м3), определяемые путем деления массы сбрасываемого со сточными водами загрязняющего вещества на расход сточных вод по формуле:
Сусл = МСТ • 1000/^ (4)
Второй - коэффициент загрязненности (КЗ), рассчитываемый по формуле:
КЗ = -Ц;-^- (5)
п^'ПДК; у '
где Д;=|Суслд -ПДК|, если ПДК превышена и Д;=0, если ПДК не превышена.
Величина КЗ (табл.2) характеризует среднее превышение ПДК по всем определяемым показателям [4].
Таблица 2 - Показатели нагрузки сточных вод предприятий г. Казани на поверхностные воды в районе г.Казани
Наименование Суммарный ИЗ КЗ
предприятия ущерб, руб.
МУП "Водоканал"
г.Казани 1 313 297,0 0,797 0,472
ОАО
"Казаньоргсинтез" 3 223,4 0,038 0,000
Филиал ОАО "ТГК-
16"-"Казанская ТЭЦ-
3" 5 965,1 1,036 0,786
Филиал ОАО
"Генерирующая компания" Казанская
ТЭЦ-2 1 044,0 0,242 0,000
ОАО "Казанский
оптико-механический
завод" 47,4 0,126 0,001
ОАО " Казанское
моторостроительное
производственное объединение" 796,2 0,637 0,179
ООО "Управляющая компания Ореховка" 91,7 4,868 4,618
ООО "ТРАК-ЦЕНТР
Казань" 29,4 0,494 0,000
ОАО "Торговый дом Казанский ЦУМ" 364,3 0,263 0,138
ЗАО "Водозабор " Мирный" 1 164,3 3,773 3,523
ОАО "Казанское
авиационное
производственное объединение им. С.П.
Горбунова" 2 093,2 0,336 0,086
ОАО " Казанский
вертолетный завод 50,6 0,115 0,000
Расчет ущерба, от поступления сточных водами рассматриваемых предприятий г. Казани, показал, что 98,9% от общего ущерба составляет вклад МУП "Водоканал" г.Казани. Ущерб от воздействия сточных вод каждого из других рассмотренных предприятий не превышает 0,45%. По критерию ущерба филиал ОАО "ТГК-16"-"Казанская ТЭЦ-3" выходит на второе место, опережая ОАО "Казаньоргсинтез", что обусловлено наличием в сточных водах этого предприятия более токсичных металлов.
Рассматриваемые предприятия ухудшают качество поверхностных вод.используемых для приготовления вод питьевого качества на волжском водозаборе, оцениваемой с учетом ущерба от привноса загрязняющих веществ, можно разделить на три группы в порядке убывания:
- первая группа (высокой нагрузки) включает МУП «Водоканал» г. Казани, который оказывает наиболее сильное воздействие на водохранилище;
- вторая группа (средней нагрузки): ОАО "Казаньоргсинтез", Филиал ОАО "ТГК-16"-"Казанская ТЭЦ-3", ОАО "Казанское авиационное
производственное объединение им. С.П. Горбунова", Филиал ОАО "Генерирующая компания" Казанская ТЭЦ-2, ЗАО "Водозабор "Мирный";
- третья группа (низкой нагрузки): предприятия, не указанные в первой и второй группах.
На рисунке характеризующие предприятий: загрязненности.
3 сопоставлены критерии, сточные воды рассматриваемых индекс и коэффициент
■ Индекс загряненности ИКоэффищ! 1 ¡агрязненности
1
■_ Ы ш
ы я . _ ■_ ■ ■
■ / )
' / / «
А* Л
*
/4 /
Рис. 3 - Характеристика загрязненности сточных вод предприятий г. Казани
Комплексные критерии загрязнения сточных вод, характеризующие среднюю кратность превышения ПДК всей совокупностью сбрасываемых со сточными водами металлов, наиболее высоки для двух предприятий г. Казани: ООО "Управдяющая компания Ореховка" и ЗАО "Водозабор "Мирный". Результаты расчета ИЗ показывают, что для ООО "Управляющая компания Ореховка" значения ПДК превышены в среднем более чем в 4,8 раз, а для ЗАО "Водозабор "Мирный" - в 3,7 раз.
Сточные воды остальных предприятий загрязнены в меньшей степени. В сточных водах филиала ОАО "ТГК-16"-"Казанская ТЭЦ-3" по критерию КЗ ПДК превышены в среднем на 78,6%. Для остальных рассматриваемых предприятий города Казани индекс загрязненности не превышает 1.
Таким образом, при использовании различных показателей оценки вклада предприятий в уровень химической нагрузки на поверхностные воды получены различные результаты. При использовании критерия ущерб от привноса загрязняющих веществ в денежном выражении, основанного на массе загрязняющих веществ, наиболее сильное воздействие на водохранилище оказывает МУП "Водоканал" г.Казани. Этот критерий оценивает общее воздействие на поверхностные воды в целом. Если рассматривать критерии ИЗ и КЗ, основанные на концентрации загрязняющих веществ в сточных водах, то основную нагрузку оказывают ООО "Управляющая компания Ореховка" и ЗАО "Водозабор "Мирный". Эти критерии более важны для оценки воздействия сточных вод в зоне их выпуска, т.к. высоко
концентрированные сточные воды наносят существенный ущерб водному объекту непосредственно в месте сброса, где они еще не успели перемешаться с водой водохранилища.
Литература
1. Государственный доклад о состоянии природных ресурсов и об охране окружающей среды Республики Татарстан в 2013 г., Казань, 2014, 490 с.
2. Обзор состояния природной среды и ее загрязнения на территории Республики Татарстан в 2014 году. ФГБУ «УГМС Республики Татарстан», Казань, 2015. 84 с.
3. Шагидуллин Р.Р. Эколого-аналитический контроль равнинного водохранилища, Издательство Казанского университета, Казань, 2011. 336 с.
4. В.П.Белогуров, В.Р.Лозанский, С.А.Песина, Применение обобщенных показателей для оценки уровня загрязненности водных объектов, В сб. Комплексные оценки качества поверхностных вод. Гидрометеоиздат, Ленинград, 1984. С. 33 -43.
© А. Р. Галимова - старший преподаватель кафедры Общей химии и экологии Казанского национального исследовательского технического университета им. А.Н. Туполева - КАИ, ARGalimova@kai.ru; Р. Р. Шагидуллин - д.х.н., профессор, Директор института проблем экологии и недропользования Академии наук РТ; Ю. А. Тунакова -д.х.н., профессор, заведующий кафедрой Общей химии и экологии Казанского национального исследовательского технического университета им. А.Н. Туполева - КАИ, juliaprof@mail.ru.
© A. R. Galimova - senior lecturer of the department of General chemistry and ecology KNITU-KAI, ARGalimova@kai.ru; R. R. Shagidullin - the doctor of chemistry, professor, Director of institute of environmental problems and subsurface use of Academy of Sciences of RT; Y. A. Tunakova - the doctor of chemistry.,professor, head of the department of General chemistry and ecology KNITU-KAI, juliaprof@mail.ru.
Все статьи номера поступили в редакцию журнала в период с 25.05.15. по 30.06.15.
