CC BY
61
626.810.3 70.01.01
ДОПУСТИМАЯ АНТРОПОГЕННАЯ НАГРУЗКА НА ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ
Сарсекеева Гульнар Сапарбековна
кандидат технических наук, доцент кафедры ПЗС Утепбергенова Лаура Мухтаровна кандидат технических наук, доцент кафедры ПЗС Абдукаликова Гульнара Момыновна старший преподаватель кафедры ПЗС
Евразийский национальный университет им.Л.Н.Гумилева,
г. Нур-Султан
АННОТАЦИЯ
В статье приведены сведения антропогенного воздействия на водные ресурсы, также данные загрязнений водоемов, их предельно допустимых выбросов (ПДВ), биохимическая потребность в кислороде (БПК, водородные показатели (рН), органолептические свойства воды, приведены ПДК некоторых вредных веществ в водоемах рыбохозяйственного, хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования.
Ключевые слова: антропогенные факторы; Биоочистка (биологическая очистка); вредное воздействие вод; водные ресурсы; мониторинг; система водоснабжения.
Key words: anthropogenic factors; Bioremediation (biological treatment); harmful effects of water; water resources; monitoring water supply system.
Вода - один из видов природных ресурсов, необходимых в большинстве сфер человеческой деятельности. Вода не всегда является возобновляемым ресурсом, она также неравномерно распределяется в пространстве и во времени. Кроме того, определенные излишества в потреблении, нарушение природных циклов, биологических ритмов и равновесия экосистемы могут, в более или менее длительной перспективе, создать угрозу здоровью населения Земли через пищевую цепь.
Потенциально Земля располагает
достаточными водными ресурсами, которые, однако, распределены неравномерно в пространстве и во времени.
Негативные антропогенные воздействия на природную среду являются неизбежными, но их можно предотвратить или уменьшить.
Воздействие на экологическую систему, способное вывести ее из естественного (нормального) состояния, определяется как экологическая нагрузка. Допустимыми можно считать такие воздействия, которые не приводят к превышению нормативной нагрузки на экологические системы.
Под допустимой понимают нагрузку (складывающуюся из отдельных однородных и разнородных воздействия), которая не меняет качества окружающей природной среды или меняет ее в допустимых пределах, при которых не нарушаются существующие экологические связи. Если нагрузка превышает допустимую, то эти воздействия причиняют ущерб, вызывая неблагоприятные последствия в важнейших популяциях.
Основными компонентами, определяющими антропогенную нагрузку на водные ресурсы, являются следующие: загрязнение, засорение и истощение.
Все воды подлежат охране от загрязнения, засорения и истощения. В то же время при сбросе сточных вод в водоем наступает некоторое ухудшение качества воды. Поэтому водохозяйственные системы сооружают таким образом, чтобы неблагоприятные изменения физических, химических и гидробиологических свойств воды не могли причинить вред здоровью населения, уменьшить рыбные запасы, ухудшить условия водоснабжения.
Загрязнение проявляется в следующем виде:
• изменение физических свойств (нарушение прозрачности, окраски, запахов, привкусов) и химического состава (появление вредных веществ);
• появление плавающих образований на поверхности и отложений на дне;
• сокращение растворенного в воде кислорода воздуха;
• появление новых бактерий, в том числе болезнетворных.
Поскольку загрязнители вод сложны по составу и слабо разлагаются, последствия загрязнения вод бывают многообразными и часто непредвиденными. Наиболее неблагоприятными являются: изменение органолептических свойств воды, нарушение кислородного режима, изменение естественного хода химических процессов в водоемах, отравление гидробионтов путем
аккумуляции в них токсикантов, угнетение жизни в водоемах, снижение эстетической ценности водоемов и ограничение возможностей их использования для рекреационных целей, затруднения (при загрязнении детергентами) при навигации, изменение альбедо морской поверхности (особенно при загрязнении нефтью и нефтепродуктами) и воздействие на тепловой баланс в системе «земля - атмосфера».
Учитывая влияние загрязнений на развитие и функционирование гидросферы и
функционирование живых организмов, присущих данной системе, необходимы критерии для отнесения вод к «загрязненным» или «незагрязненным». В незагрязненных системах пределы колебаний концентрации техногенных веществ должны быть такими, чтобы при этом не нарушались функции живого вещества системы, не изменялся биохимический состав первичной и вторичной продукции, не снижалась биологическая продуктивность системы.
Для оценки качества вод используют показатели их нормативных состояний, определяемые потребностями и возможностями общества, теми целями, которое общество ставит в данный момент в определенном регионе. На их основании затем выявляется степень отклонения состояния систем от этих требований.
Наиболее распространенными нормативными показателями являются ПДК (предельно допустимые концентрации) вредных веществ. Независимо от вида лимитирующего показателя вредности для данного вещества (токсикологический, общесанитарный,
органолептический) при установлении его ПДК исходят из создания наиболее благоприятных условий для жизни организма или отдельных популяций животных.
Под предельно допустимой концентрацией понимают такую концентрацию химического соединения, которая при ежедневном воздействии на организм в течение длительного времени не вызывает каких-либо нарушений биологического оптимума экосистемы с учетом комплексного воздействия. Такой критерий оценки основывается на показателях устойчивости данной экосистемы. В настоящее время ПДК установлены более чем для 500 веществ в воде водоемов хозяйственно-бытового водопользования и для десятков веществ в морской воде.
В последнее время получает все большее распространение показатель предельно допустимых выбросов (ПДВ) или стандартов на выброс ограничивающий объемы выбросов вредных веществ и тем самым являющийся реальным средством регулирования качества природных сред. Специалистами разрабатываются методы расчета норм ПДВ, обеспечивающих качество природной среды в соответствии с гигиеническими и экологическими требованиями; они уже введены в некоторых отраслях экономики.
Для оценки ПДВ существует и другой подход. Например, в США ограничение объемов выбросов
вредных веществ основано на технологическом принципе: нормы ПДВ ограничивают объем промышленных выбросов на уровне наилучшей достигнутой технологии. Некоторые примеры введения в ряде стран стандартов на выброс указывают на эффективность такого рода мероприятий по охране природной среды. Трудность разработки показателей ПДК, ПДВ заключается в их узкорегиональном характере, зависимости от условий каждого конкретного района: гидроклиматических, рельефа, почв, растительности, современного состояния природных систем, устойчивости их к нагрузкам, а также отраслевой и территориальной структуры хозяйства, особенностей системы расселения, транспорта и т.д.
Несмотря на явную важность нормативных показателей в разработке системы оценки воздействия человека на природную среду, полностью опереться на них пока не представляется возможным. Во-первых, они разработаны лишь для отдельных компонентов природы. Высокая зависимость нормативов от уровня социально-экономического развития общества предполагает их возможную изменяемость и во времени, и в пространстве. Практически невозможно (и, очевидно, нецелесообразно) разрабатывать нормативы для всех сторон социальной, хозяйственной и даже природной сфер, изменяемых антропогенной деятельностью. например, наличие уникальных природных объектов и эстетически ценных ландшафтов не может быть нормировано. Многие показатели состояния социальных и хозяйственных подсистем, например численность и демографическая структура населения, характер его расселения, состав отраслей экономики, их размеры и размещение, также не нормируются. Здесь, очевидно, следует обращаться к таким показателям, как уровень, достигнутый в более крупном регионе, включающем изучаемый район, или уровень, принятый за оптимальный для данного этапа развития общества.
Показатели и нормативы качества состояния вод назначают для двух видов водопользования: участки водоемов, предназначенные для хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также систем водоснабжения пищевой промышленности; участки водоемов, используемые для купания, спорта и отдыха населения, а также находящиеся в черте населенных мест.
Водоемы, используемые для
рыбохозяйственных целей, делят на два вида: для воспроизводства и сохранения ценных пород рыб; для всех других рыбохозяйственных целей.
При выпуске стоков в рыбохозяйственные водоемы предъявляют более высокие требования, чем при выпуске в водоемы, используемые для питьевых и культурно-бытовых нужд населения.
Предельно допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ в воде разрабатывается органами здравоохранения.
ПДК - основной гигиенический норматив, положенный в основу современного водно-санитарного законодательства. Нормативы ПДК (мг/л) разработаны для всех возможных веществ, поступающих в водоемы. Например, для бензола ПДК составляет 0,5 мг/л, свинца - 0,1, ртути - 0,05, железа - 0,5, бензина - 0,1 и т.д.
Сточные воды со степенью загрязнения, приводящей к превышению ПДК в контрольном створе, отводить в водоемы запрещено.
Биохимическая потребность в кислороде (БПК) указывает количество кислорода (мг/л) для окисления находящихся в воде загрязняющих, преимущественно органических веществ. Значение БПК зависит от эффективности очистки сточных вод на очистных канализационных сооружениях. БПК городских сточных вод, прошедших полную биологическую очистку, составляют обычно 10.. .15 мг/л. Пополнение воды кислородом происходит в результате соприкосновения воды с воздухом и зависит от температуры, площади водной поверхности, степени насыщенности кислородом поверхностного слоя и интенсивности перемешивания воды. Разность между количеством кислорода при полном и действительном
Возбудители заболеваний. В последние десятилетия значительно расширилось число заболеваний, связанных с распространением их возбудителей водным путем. Инфекционными являются сточные воды населенных пунктов, животноводческих хозяйств и ряда производств (боен, биофабрик, кожевенных заводов, шерстомоек и др.). Вода источников централизованного водоснабжения не должна содержать возбудителей заболеваний. В пратике возбудители заболеваний оценивают по количеству в воде кишечных палочек, выделяемых человеком. По действующему стандарту бактериальное загрязнение источника водоснабжения при обычных методах очистки и дезинфекции питьевой воды не должно превышать 1 тыс. кишечных палочек в 1 л (коли-индекс 1 тыс.). Таким образом, водоемы, используемые для питьевого водоснабжения, при соответствующей очистке и дезинфекции на водопроводных сооружениях обычного типа при коли-индекс 1 тыс. по бактериальным характеристикам считаются достаточно чистыми.
Количество минеральных загрязнений для одного вида водоема должно быть не более 1000 мг/л (по плотному осадку), в том числе хлоридов не
насыщении - дефицит кислорода, который выражают в мг/л или в % полного насыщения.
Водородный показатель (рН) определяет концентрацию в воде ионов водорода и показывает ее кислотность или щелочность. У пунктов культурно-бытового водопользования показатель рН не должен превышать 6,5.8,5, такого же порядка он необходим для процессов самоочищения природных вод.
Органолептические свойства воды характеризуют запах, привкус и плавающие примеси, неблагоприятно влияющие на человека. Эти свойства оценивают в баллах. Ниже приведена шкала интенсивности запахов.
У пунктов культурно-бытового
водопользования вода не должна иметь запахи интенсивностью более 2 баллов.
Аналогичную шкалу используют и для оценки привкусов воды. Обычно вкусовые свойства проявляются при концентрациях, превышающих предельные по запаху.
Окраска воды не должна обнаруживаться в столбике высотой более 20 см при использовании водоема в качестве источника питьевого водоснабжения и высотой 10 см - во всех других случаях.
более 350 и сульфатов до 500 мг/л. При спуске сточных вод содержание взвешенных веществ не должно увеличиваться более чем на 0,25 мг/л в водоемах, используемых для питьевого водоснабжения и водоснабжения пищевых предприятий, и на 0,75 мг/л - для водоемов, используемых для рекреации.
Температура воды в результате сброса сточных вод не должна повышаться более чем на 30С по сравнению со среднемесячной температурой воды самого жаркого года за последние десять лет.
Условия выпуска сточных вод в водоемы определяются их значимостью и характером водопользования.
Выпуск сточных вод ухудшает качество воды в водоеме, однако это не должно отражаться на его дальнейшем использовании в качестве источника водоснабжения, для культурных и спортивных мероприятий, рыбохозяйственных целей. Условия выпуска производственных сточных вод в водоемы регламентируют Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами и Правила санитарной охраны прибрежных районов морей.
Выполнение условий спуска
производственных сточных вод в водоемы
Балл Признаки
0 (нет запаха) Отсутствие ощущения запаха
1 (очень слабый) Запах, не поддающийся обнаружению потребителем, но обнаруживаемый в лаборатории
2 (слабый) Запах, не привлекающий внимания потребителей, но поддающийся обнаружению, если обратить на него внимание
3 (заметный) Запах, легко обнаруживаемый, может сделать воду неприятной для питья
4 (отчетливый) Запах, обращающий на себя внимание и делающий воду неприятной для питья
5 (очень сильный) Запах, настолько сильный, что делает воду непригодной для питья
контролируют санитарно -эпидемиологические станции и бассейновые управления.
Правила устанавливают нормы качества воды водоемов, используемых в качестве источника для централизованного или нецентрализованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для водоснабжения предприятий пищевой промышленности, используемых для купания, спорта и отдыха населения.
Нормы качества воды в водоемах относят к створам, расположенным на протоках на 1 км выше ближайшего по течению пункта водопользования (водозабор для хозяйственно-питьевого водоснабжения, места купания и организованного
отдыха, территория населенного пункта и т.д.), а на непроточных водоемах и водохранилищах на 1 км в обе стороны от пункта водопользования.
Качество воды в водоемах
рыбохозяйственного назначения регламентируют по двум видам водопользования: водоемы для воспроизводства и сохранения ценных рыб и водоемы для всех других рыбохозяйственных целей.
В таблицах 1 и 2 приведены ПДК некоторых вредных веществ в водоемах рыбохозяйственного, хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования.
Таблица 1
ПДК вредных веществ в водоемах рыбохозяйственного водопользования
Вещество ПДК, мг/л Вещество ПДК, мг/л
Аммиак 0,1 Никель 0,01
Кадмий 0,005 Свинец 0,1
Магний 50 Танниды 10
Сероуглерод 1 Фенолы 0,001
Смолистые вещества, вымываемые из хвойных пород древесины 2 Хлор свободный Цианиды Цинк 0 0,05 0,01
Медь 0,01
Мышьяк 0,05
Нефть и нефтепродукты в растворенном и эмульгированном состоянии 0,05
В большинстве случаев водоемы настолько загрязнены, что отсутствует какой-либо резерв его самоочищающей способности. Поэтому ПДК вредных веществ принимают не в расчетном створе реки, а на выпуске сточных вод в водоем.
Необходимая степень очистки сточных вод, спускаемых в водоем, определяется на основе данных об их количестве и составе.
Степень очистки сточных вод рассчитывают по количеству взвешенных веществ в допустимой величине БПК в смеси речной воды и сточных вод,
по потреблению сточными водами растворенного кислорода, по температуре воды, окраске, запаху и солевому составу, по ПДК токсичных примесей и других вредных веществ, а также по изменению величины активной реакции воды водоема.
Санитарные требования к условиям спуска сточных вод в водоемы (соответствие состава и свойств воды водоема, который используется для водопользования) оцениваются необходимой суммарной степенью очистки сточных вод перед спуском их в водоем.
Таблица 2
ПДК вредных веществ в водоемах хозяйственно-питьевого и культурно-бытового
водопользования_
Вещество ПДК, мг/л Вещество ПДК, мг/л
А. По санитарно-токсикологическому лимитирующему показателю вредности Гексахлорбензол 0,05
Мышьяк 005
Нитраты (по азоту) 10
Нитрохлорбензол 0,05
Анилин 0,1 Пиридин 0,2
Бензол 0,5 Полиакриламид 2
Гексоген 0,1 Ртуть 0,005
Гексаметилендиамин 0,01 Динитробензол 0,5
Свинец 0,1 Дихлорбензол 0,002
Тетраэтилсвинец 0 Дихлорфенол 0,002
Формальдегид 0,05 Дихлорэтан 2
ДДТ 0,1
Железо 0,5
Б. По общесанитарному лимитирующему показателю вредности Керосин 0,1
Нафтеновые кислоты 0,3
Нефть:
Аммиак (по азоту) 2 многосернистая 0,1
Диметилформамид 10 прочая 0,3
Кадмий 0,01 Пикриновая кислота 0,5
Капролактам 1 Пропилен 0,5
Кобальт 1 Сероуглерод 1
Мель 0,1 Скипидар 0,2
Никель 0,1 Тиофос 0,003
Тринитротолуол 0,5 Толуол 0,5
Хлор активный 0 Фенол (карболовая кислота) 0,001
Цинк 1 Хлорбензол 0,1
Хлорофос 0,05
В. По органолептическомулимитирующему показателю вредности Хром:
трехвалентный 0,5
шестивалентный 0,1
Бензин 0,1 Четыреххлористый углерод 5
Гексахлоран 0,02
Казахстан теряет значительные объемы водных ресурсов как в результате неэффективного использования воды, так и загрязнения водных ресурсов. Загрязнение водных объектов в результате недостаточной и неэффективной очистки хозяйственно-бытовых стоков населенных мест, отсутствие управления и должного контроля за сбросом стоков промышленных предприятий, бытовых и токсических промышленных отходов, приводит к тому, что проблема повышения эффективности водохозяйственной отрасли Казахстана заключается не столько в дефиците водных ресурсов, а сколько в проблеме эффективного управления использованием и охраной водных ресурсов, должного внимания к отрасли со стороны властных структур государства всех уровней.
Литература
1.Водный кодекс Республики Казахстан. -Алматы.
2.Яковлев С.В. и др. Рациональное использование водных ресурсов. М., Высшая школа, 1991.
3.Сарсембеков Т.Т., Кожаков А.Е. Управление водными ресурсами и ка-чеством вод трансграничных рек. Алматы, «Атамура», 2003.
4.Программа «Ак-булак» на 2011-2020 г.г., утв. Постановлением Правительства РК от 24 мая 2011 г. №570.
5.Водные ресурсы Казахстана в новом тысячелетии - Обзор ПРООН, Алматы, 2004.
UDC 004.38 + 004.9 GRNTI 50.43.31
APPLICATIONS OF COMPUTER SYSTEMS BASED ON THE ARDUINO MICROPROCESSOR
SYSTEM IN CHEMICAL LABORATORY
Sergeyeva Olga V.
Ph.D., Associate Professor, Department of specialized computer systems Robuck Eugene A., Pavlenko Nikita Y.
Masters
Dubovik Tatiana N.
Senior lecturer, aspirant Ukrainian State Chemical Technology University, Dnipro
ANNOTATION
Features laboratories for carrying out chemical experiments are high demands on the fire, explosion and protection from intrusion. In addition, the educational and research laboratories may be significant changes in the teaching process. Thus, a system that is easy to adapt to a changing environment.
Application processors based on Arduino offers great opportunities to create customized application development.
Arduino Uno module programming is done using the Arduino IDE software and firmware in it Codebender module. The system is flexible, so it can be incorporated into any other alarm system. As well, if necessary, extra equipment or what sensors, remote warning systems, etc.
Invented device is aimed at a wide range of consumers, as it can be embedded in security and fire alarm systems.
