CC BY
110
УДК 556.551.34
ОЦ1НКА ВПЛИВУ СТ1ЧНИХ ВОД НА ЕКОЛОГ1ЧНИЙ СТАН Р1ЧКИ С1ВЕРСЬКИЙ ДОНЕЦЬ
О.В. Третьяков, доц., к.т.н., В.Л. Безсонний, пров. шж., Харкiвський нацюнальний унiверситет MicbKoro господарства iM. О.М. Бекетова
Анотаця. Проанал1зовано вплыв не повтстю очищених промислово-побутових вод на еколо-г1чний стан р. Оверський Донець у межах 1зюмського району Харювськог област1. В1дм1чаетъ-ся суттеве перевищення допустимих р1втв вм1сту сполук фосфору та азоту.
Ключов1 слова: ст1чн1 води, фосфати, нтрити, нтрати, б1олог1чне споживання кисню, х1м1ч-не споживання кисню, очисн споруди.
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ СТОЧНЫХ ВОД НА ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ
РЕЧКИ СЕВЕРСКИЙ ДОНЕЦ
О.В. Третьяков, доц., к.т.н., В.Л. Бессонный, вед. инж., Харьковский национальный университет городского хозяйства им. А.Н. Бекетова
Аннотация. Проанализировано влияние не полностью очищенных промышленно-бытовых сточных вод на экологическое состояние р. Северский Донец в границах Изюмского района Харьковской области. Отмечается существенное превышение допустимых уровней содержания соединений фосфора и азота.
Ключевые слова: сточные воды, фосфаты, нитриты, нитраты, биологическое потребление кислорода, химическое потребление кислорода, очистные сооружения.
ASSESSMENT OF IMPACT OF SEWAGE WATERS ON THE ENVIRONMENTAL STATE OF THE SIVERSKYI DONETS RIVER
O. Tretiakov, Assoc. Prof., Ph. D. (Eng.), V. Bezsonnyi, Sr. Eng., National University of Urban Development after O. Beketov
Abstract. The impact of insufficiently treated industrial and domestic wastewater on the ecological state of the Siverskyi Donets river within the boundaries of Izyum district of Kharkiv region is analyzed. There is marked a significant excess of permissible levels of phosphorus and nitrogen contents.
Key words: waste water, phosphates, nitrites, nitrates, biological oxygen consumption, chemical oxygen consumption, wastewater treatment plants.
Вступ
На сьогодш споживання води суб'ектами господарювання у кшьюсному вираженш пе-ревищуе сумарне споживання ycix шших при-родних ресуршв, у зв'язку з чим вщбуваетъся виснаження та забруднення водних ресуршв. Першою та основною причиною забруднення водойм е досить значне водоспоживання та, вщповщно, скид забруднено! води. За сучас-ного рiвня водоспоживання природш мехаш-
зми самоочищення вже не в змозi забезпечити нам воду вщповщно! якосп. Крiм високого рiвня витрати води, И нестача викликана та-кож i всезростаючим забрудненням внаслщок скиду у рiчки виробничих та побутових стч-них вод. Проблема забруднення водойм юнуе i в 1зюмському райош Харювсько! обласп, де добре розвинуп як сшьське господарство, так i промисловють. Сучасний незадовшьний стан водних об'екпв показуе, що проблеми у сферi охорони вод вщ забруднення та виснаження
не тшьки не знайшли виршення, а й значно загострилися, особливо в останш роки.
Вiдсутнiсть басейнового принципу контролю, управлшня i вщповщальносп за стан поверх-невих джерел питного водопостачання приз-водить до того, що частiше за все основш за-бруднюючi об'екти промисловосп, якi обумовлюють стан поверхневого джерела пи-тно! води, розташованi на територп визначе-них областей, а виготовлення i споживання питно! води з цього джерела вщбуваеться на територп шших.
На вирiшення зазначених проблем спрямова-на Загальнодержавна цшьова програма «Пит-на вода Укра!ни» на 2006-2020 роки, затвер-джена Законом Укра!ни вiд 03.03.2005 р. № 2455-1У [1], метою яко! е забезпечення га-рантованих Конститущею Укра!ни прав гро-мадян на достатнш життевий рiвень та еколо-гiчну безпеку шляхом забезпечення питною водою в необхiдних обсягах та вщповщно до встановлених нормативiв.
Водш об'екти басейну р. Сiверський Донець е головними джерелами водопостачання Хар-ювсько!, Лугансько! й Донецько! областей, а площа водозбору басейну р. ^верський Донець е одним з найбшьш екологiчно напруже-них регюшв Укра!ни.
Структура водокористування, що склалася у басейнi р. ^верський Донець, представлена усiма видами водокористування, в тому чист з великим обсягом споживання води на потреби еколопчно небезпечних виробництв.
Аналiз публiкацiй
^верський Донець е найбiльшою рiчкою та найважлившим джерелом прюно! води сходу Укра!ни, басейн яко! розташований на тери-торiях Харювсько!, Донецько! та Лугансько! областей та являе собою урбашзований регюн з високим рiвнем розвитку промисловосп та сiльського господарства.
Для забезпечення господарського комплексу необхщна велика кiлькiсть якiсних водних ресурав, проте водозабезпеченiсть регiону е низькою, а iнтенсивнiсть використання рiчко-вого стоку басейну у два рази перевищуе се-реднш рiвень використання рiчкового стоку по Укра!ш [2].
Проблемi екологiчного стану р. ^верський Донець присвячено ряд дослщжень, зокрема вiдповiдно до результата дослщження [2] стан рiчково! води у верхнш частинi рiчки в межах Харювсько! областi оцiнюеться як «добрий» для визначення екологiчного стану та «досить чистий» для визначення ступеня чистоти; придатною для використання, з метою водозабезпечення для питних потреб, е тшьки дiлянка р. ^верського Дiнця у верхнiй течi! (орiентовно вище 850 км) за умов засто-сування iнтенсивних методiв очищення води.
Дослiдження впливу великих мют регiону на формування кисневого режиму води у басей-нi ^верського Дiнця показали спроможнiсть екосистеми басейну до самоочищення. На окремих дшянках процеси самоочищення уповiльненi. Вмiст кисню у створi нижче м. Харюв менший на 30 % внаслщок потуж-ного техногенного навантаження [3].
Дослщниками [4] вiдзначаеться, що вода, яка виходить iз Белгородсько! обласп (за даними прикордонного створу с. Стара Таволжанка Белгородсько! обласп), за останш роки не-змiнно характеризуеться як помiрно забруд-нена: вмют мiдi становить 2,83 ГДК, нприта - 1,75 ГДК, загального залiза - 1,78 ГДК, фосфору - 1,39 ГДК, а значення БСК5 - 1,2 ГДК.
У робот [5] визначено рiвень небезпеки рек-реацшного водокористування рiчки ^версь-кий Донець у межах Харювсько! областi на основi американського наукового тдходу до оцiнювання ризику для здоров'я населення [6], яким передбачено розрахунок окремо канцерогенного i неканцерогенного ризиюв для здоров'я населення.
На пiдставi цього вщзначено, що ранжування постiв спостереження за яюсним станом рiч-ки у межах Харювсько! областi за величиною шдексу небезпеки показало термiнову необ-хiднiсть упровадження природоохоронних заходiв у райош розташування м. 1зюм, с. Хорошево, с. Есхар та в м. Харюв.
Автори [7] вщповщно до розроблено! ними ново! методики оцшювання екологiчного ризику погiршення стану водних екосистем визначили перелш рiчок басейну р. ^версь-кий Донець у Харювськш областi, якi потре-бують негайного впровадження природоохо-ронних заходiв на основi аналiзу джерел !х забруднення.
Дослщнитами [8] покaзaно, що для швшчно1' чaстини бaсейнy (p. Ciвеpський Донець нa вiдтинкy вiд с. Огipцеве до м. 1зюм тa piчок Уди, Лопaнь, Bовчa, Оскш) y фоpмyвaннi хiмiчного склaдy повеpхневих вод домiнyють пpиpоднi чинники.
Фiзико-геогpaфiчнi умови бaсейнy тa г^о-лопчний pежим piчок визнaчaють як сезон-ну, тaк i бaгaтоpiчнy дигамму зaгaльноï мь неpaлiзaцiï й о^емих елементiв хiмiчного склaдy повеpхневих вод. Всгановлено, що y фоpмyвaннi хiмiчного склaдy повеpхневих вод центpaльноï тa пiвденноï чaстин бaсейнy (p. Ciвеpський Донець нa дiлянцi вiд м. 1зюм до с. Kpyжилiвкa, лiвобеpежнi пpитоки - piч-ки Чеpвонa, Боpовa тa пpaвобеpежнi пpитоки - piчок Cyхий Тоpець, Kaзенний Тоpець, Лу-гaнь, Бaхмyт, Мокpa Плотвa, Бiленькa) зтач-ну pоль вiдiгpaють техногеннi чинники.
Дослiдження, якi б покaзyвaли локaльний вплив aнтpопогенноï дiяльностi, зокpемa i пiдпpиeмств комyнaльного господapствa, нa фоpмyвaння покaзникiв якостi повеpхневих вод бaсейнy Ciвеpського Дiнця в межaх Xap-кiвськоï облaстi, aвтоpaми виявленi не були.
Мета i постановка завдання
Метою ще1" pоботи e дослiдження особливос-тей впливу не повнютю очищених господap-сько-побутових вод та фоpмyвaння тa ^ос-тоpово-чaсовий pозподiл покaзникiв якостi повеpхневих вод Ciвеpського Донця як дже-pелa питного водопостaчaння в межaх 1зюм-ського paйонy Хapкiвськоï облaстi.
Дослiдження покaзникiв якостi повеpхневих вод Ciвеpського Донця виконyвaлося нa пiдстaвi дaних хiмiчних лaбоpaтоpiй Чеpво-нооскшьського водосховищa, якi зaбезпечy-ють спостеpеження зa якiстю води у p. Ciвеp-ський Донець вище i нижче м. 1зюм, 1зюмського комутального виpобничого во-допpовiдно-кaнaлiзaцiйного пiдпpиeмствa (1KB ВКП) тa Hayково-дослiдного центpy водопостaчaння тa якостi води ХНУМГ iм. О.М. Бекетовa.
Оцiнка впливу спчних вод
комунального пiдприeмства
на еколопчний стан рiчки
У ходi ^оведеного aнaлiзy виявлено цiлий pяд небaжaних тенденцiй, якi свiдчaть пpо
суттеве i постiйне погipшення стaнy води у p. Ciвеpський Донець втаслщок скиду не по-внiстю очищених господapсько-побyтових вод. 3a дaними хiмiчноï лaбоpaтоpiï Чеpво-нооскiльського водосховищa, ята зaбезпечye спостеpеження зa якiстю води у p. Ciвеpсь-кий Донець вище i нижче м. 1зюм, сктад piч-ково1' води поступово i постшно погipшyeть-ся зa цiлим pядом покaзникiв.
Вплив скиду у p. Ciвеpський Донець з очис-них споpyд 1KB ВКП пеpеpоблених побуто-во-пpомислових стiчних вод бaгaто в чому визнaчae еколопчний стaн piчки, водa яко1' викоpистовyeться як джеpело питного водо-постaчaння бaгaтьох нaселених пyнктiв Xap-ювсько1', Донецько1' тa Лyгaнськоï облaстей.
^у^во-досл^ним центpом водопостaчaння тa якостi води ХНУМГ iм. О.М. Бекетовa були вiдiбpaнi контpольнi пpоби спчно1' води тa води з p. Ciвеpський Донець вище i нижче з скиду. Потазники якостi води, як вiдносять воду до 4-го ктасу вiдповiдно до ДCТУ 4808:2007, таведено у тaбл. 1-3.
Тaблиця 1 Резyльтaти дослщження контpольних ^об спчноУ води 1KB ВКП
Пapaметp Од. вим. Покaзники зa ДCТУ Виз-гачено у вод1
pH од. pH 6,9-7,5/6,58,1/6,4-8,5/6,4->8,5 8,56
Жоpсткiсть зaгaльнa ммоль/дм3 3,0/5,0/7,0/>7 7,66
Азот mrpa-тний мг/дм3 0,2/0,3/1,0/>1 1,24
Фосфоp фосфaтний мг/дм3 0,015/0,05/0,2/>0,2 1,37
Тaблиця 2 Резyльтaти дослщження контpольних ^об води p. Cib. Донець зa 500 м вище скиду
Пapaметp Од. вим. Погазники зa ДCТУ Виз-гачено у вод1
pH од. pH 6,9-7,5/6,58,1/6,4-8,5/6,4->8,5 8,91
Жоpсткiсть зaгaльнa ммоль/дм3 3,0/5,0/7,0/>7 8,9
Фосфоp фосфaтний мг/дм3 0,015/0,05/0,2/>0,2 0,85
Таблиця 3 Результати дослщження контрольних проб води р. С1в. Донець за 500 м нижче скиду
Параметр Од. вим. Показники за ДСТУ Виз-наче-но у вод1
рН од. рН 6,9-7,5/6,58,1/6,4-8,5/6,4->8,5 8,91
Фосфор фосфатний мг/дм3 0,015/0,05/0,2/>0,2 0,85
Ретроспективний аналiз складу стiчно! води 1КВ ВКП у р. ^верський Донець проводився за результатами аналiзiв хiмiчно! лабораторi! цього пiдприемства.
На рис. 1 наведеш змiни вмюту фосфатiв у стiчнiй водi 1КВ ВКП за 2012-2014 рр.
—♦—2012 —■—2013 —А—2014
Рис. 1. Сезонш коливання вмюту фосфата у спчнш водi 1зюмського комунального виробничого водопровiдно-каналiзацiй-ного тдприемства за 2012-2014 рр.
Перш за все слщ вiдзначити, що дiапазон коливання вмiсту фосфата за останш роки вщ 4,0 до 11,3 мг/л суттево перевищуе встанов-лений допустимий рiвень вмюту для питно! води (<= 3,5 мг/л) [9], що створюе значш проблеми для станцш водотдготовки питно! води, технолопя яких не дозволяе довести !х вмiст до нормативних вимог. Це потребуе розробки рекомендацш як для тдприемств-виробникiв питно! води, так i для населення - споживачiв цiе! питно! води.
На рис. 2 наведено змши вмюту нпрата у водi р. ^верський Донець пiсля скиду спч-но! води з 1КВ ВКП за 2012-2014 рр.
Привертае увагу повторюванють сезонних коливань вмюту нпрата у рiчнiй водi пiсля скиду спчно! води з 1КВ ВКП.
Задля виявлення реального впливу скиду з очисних споруд м. 1зюму на якють води р. Сiверський Донець дослщжувалася рiзниця у вмiстi нпрата у рiчковiй водi нижче скиду i вище скиду за середньорiчними показниками (рис. 3).
—2012 —■—2013 —А—2014
Рис. 2. Сезонш змши вмюту нпрата у водi р. ^верський Донець тсля скиду спчно! води з 1КВ ВКП за 2012-2014 рр.
но! води з 1КВ ВКП за середньорiчними показниками за 2008-2014 роки
До 2010 року спостерталося зменшення вмь сту нiтратiв у рiчковiй водi, що свiдчило про ефективну роботу очисних споруд мюта з очищення промислово-побутово! стiчно! води, яка сприяла покращенню якосп рiчково! води. Починаючи з 2010 року i по цей час спостертаеться чiтка тенденцiя постiйного збшьшення вмiсту нiтратiв у рiчковiй водi внаслiдок скиду недоочищено! води з очисних споруд мюта, що суттево попршуе якють питно! води, виготовлено! з води р. ^версь-кий Донець.
Усе це створюе чималi труднощi для вироб-никiв питно! води з води р. ^верський До-нець, тому що на станщях водопiдготовки питно! води не передбачеш технологiчнi ста-дi!, спрямованi на видалення нпранв з води.
Абсолютно аналопчна тенденцiя спостер^а-еться щодо змiни рiзницi вмiсту фосфатiв у рiчковiй водi нижче скиду i вище скиду спч-но! води з 1КВ ВКП (рис. 4).
Рис. 4. Змши рiзницi вмюту фосфатiв у рiч-ковiй водi нижче скиду i вище скиду спчно! води з 1КВ ВКП за середньорiч-ними показниками за 2008-2014 роки
Така тенденщя, безумовно, свщчить про те, що очисш споруди 1КВ ВКП вичерпали практично в повному обсязi сво! технолопчш можливостi щодо очищення промислово-побутових стоюв i на фонi постшного зрос-тання використання населенням рiзноманiт-них миючих засобiв та шшо! побутово! хiмi! не в змозi забезпечити !х видалення на очис-них спорудах, що призводить до суттевого погiршення екологiчного стану р. ^верський Донець.
Додатковим свiдченням цього е змши рiзницi поверхнево-активних речових у рiчковiй водi нижче скиду i вище скиду стiчно! води з 1КВ ВКП за середньорiчними показниками (рис. 5) та змши рiзницi бiологiчного спожи-вання кисню (БПК) у рiчковiй водi нижче скиду i вище скиду спчно! води (рис. 6).
Рис. 5. Змши рiзницi поверхнево-активних речовин (ПАР) у рiчковiй водi нижче скиду i вище скиду стiчно! води з 1КВ ВКП за середньорiчними показниками за 2008-2014 роки
Рис. 6. Змши рiзницi БСК у рiчковiй водi нижче скиду i вище скиду стiчно! води з 1КВ ВКП за середньорiчними показни-ками за 2008-2014 роки
Вiдповiдно до нормативних вимог величина ХСК не повинна перевищувати 15-30 мг/л. Про стутнь забруднення води можна судити за показниками ХСК, наприклад, дуже чисп водойми мають ХСК 1-2 мг/л, помiрно чисп - 3 мг/л, середньо! забрудненостi - 4 мг/л, забруднеш - до 15 мг/л.
Цей показник у спчнш водi 1КВ ВКП суттево змiнився починаючи з 2010 року внаслщок вичерпання технолопчних резервiв очисних споруд (рис. 7). Дослщженнями визначено, якщо вiдношення БСК/ХСК прямуе до 1, тодi у спчнш водi переважно наявнi легко-окисш речовини i в технологiчну схему очищення спчних вод не потрiбно включати споруди попереднього очищення.
15 10 5 0
2006 2008 2010 2012 2014 2016
Рис. 7. БСК у спчнш водi з очисних споруд 1KB ВКП за середньорiчними показни-ками за 2008-2014 роки
Якщо БСК/ХСК прямуе до 0, наявш перева-жно важкоокиснi речовини, тодi в техноло-гiю очищення стiчних вод потрiбно включи-ти попередне очищення.
Висновки
Проведений аналiз впливу не повнютю очи-щених промислово-побутових вод на еколо-гiчний стан р. ^верський Донець у межах 1зюмського району Харювсько! областi до-зволяе дшти таких основних висновкiв:
- коливання вмюту фосфатiв у спчнш водi 1KB ВКП за останш роки у дiапазонi вiд 4,0 до 11,3 мг/л суттево перевищуе встановлений допустимий рiвень !х вмюту для питно! води (<= 3,5 мг/л), що створюе значнi проблеми для станцш водопiдготовки питно! води, тех-нологiя яких не дозволяе довести !х вмiст до нормативних вимог;
- починаючи з 2010 року i по цей час спосте-рiгаеться чiтка тенденцiя постшного збшь-шення вмiсту нiтратiв та фосфата у водi р. ^верський Донець внаслiдок скиду недо-очищено! води з очисних споруд 1KB ВКП, що суттево попршуе якють питно! води, ви-готовлено! з води р. ^верський Донець;
- очисш споруди 1KB ВКП не забезпечують необхiдного рiвня окиснення оргашчних сполук, поверхнево-активних речовин та нгг-ритiв у промислово-побутових стоках;
- очисш споруди 1KB ВКП не забезпечують видалення фосфата iз промислово-побуто-вих стоюв;
- усi означеш недолiки визначають суттеве погiршення еколопчного стану басейну р. Сiверський Донець.
Лггература
1. Загальнодержавна програма «Питна вода
Укра!ни» на 2006-2020 роки // Вщомос-тi Верховно! Раду Укра!ни. - 2005. -№ 15. - С. 243-255.
2. Сучасний еколопчний стан укра!нсько!
частини рiчки Сiверський Донець (екс-педицшш дослiдження) / А.В. Гриценко, О.Г. Васенко, А.В. Колюник та ш.: за ред. А.В. Гриценка, О.Г. Васенка. - Х.: ВПП «Контраст», 2011. - 340 с.
3. Ухань О.О. Характеристика кисневого ре-
жиму поверхневих вод басейну р. ^вер-ський Донець / О.О. Ухань, Н.М. Осадча // Нау^ пращ УкрНДГМ1. - 2010. -Вип. 259. - С. 199-216.
4. Задншровський В.В. Проблеми i динамша
еколопчного стану басейну р. ^версь-кий Донець на Харювщиш / В.В. Задш-провський, Н.В. Максименко // Науковi пращ УкрНДГМ1. - 2003. - Вип. 252. -С.150-153.
5. Белан С.В. Визначення еколопчно! небезпе-
ки водокористування басейну р. Оверсь-кий Донець у Харкiвськiй областi / С.В. Белан, О.В. Рибалова, О.В. Козловсь-ка // Вестник ХНАДУ: сб. науч. тр. - 2013.
- Вып. 60. - С. 128-132.
6. Integrated Risk Information System (IRIS) :
[Електронний ресурс] / U. S. Environmental Protection Agency (EPA). - Режим доступу : http: //www.epa.gov/iris.
7. Рибалова О.В. Ощнка еколопчного ризику
попршення стану басейну р. ^верський Донець в Харювськш обласп / О.В. Рибалова, О.В. Козловська, Г.В. Коробкова [Електронний ресурс] - Режим доступу: http://www.rusnauka.com/7_NITSB_2014/ Ecologia/6_161747.doc.htm.
8. Ухань О.О. Особливосп формування хiмi-
чного складу поверхневих вод басейну р. ^верський Донець / О.О. Ухань, B.I. Осадчий, Н.М. Осадча, А.П. Манче-нко // Науковi пращ УкрНДГМ1. - 2002.
- Вип. 250. - С. 262-279.
9. Ппешчш вимоги до води питно!, призна-
чено! для споживання людиною: ДСанПН2.2.4-171-10 // Офщшний вю-ник Укра!ни вiд 16.07.2010. - 2010. -№ 51. - Ст. 1717. - С. 99.
Рецензент: Н.В. Внукова, профессор, д.т.н., ХНАДУ.
Стаття надшшла до редакци 4 грудня 2015 р.
