Поступление тяжелых металлов в Мировой океан, т/год

Значительные отклонения от состояния равновесия могут привести к гибели популяций водных организмов, т. е. к невозможности возврата к состоянию равновесия, а это приводит к гибели экосистемы. Процессы, связанные с возвращением экосистемы к первоначальному состоянию, называются процессами самоочищения. К важнейшим из них относятся:

- осаждение грубодисперсных и коагуляция коллоидных примесей;

- окисление (минерализация) органических примесей;

- окисление минеральных примесей кислородом;

- нейтрализация кислот и оснований за счет буферной емкости воды водоема;

- гидролиз солей тяжелых металлов, приводящий к образованию малорастворимых гидроксидов и выделению их из раствора и др.

Основные характеристики сточных вод, влияющие на состояние водоемов: температура, минералогический состав примесей, содержание кислорода, мл, рН (водородный показатель), концентрация вредных примесей. Особенно большое значение для самоочищения водоемов имеет кислородный режим. Условия спуска сточных вод в водоемы регламентируются «Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами».

Сточные воды характеризуются следующими признаками:

- мутность воды – определяется с помощью мутномера: исследуемую воду сравнивают с эталонным раствором, который приготовлен из каолина (или из инфузорной земли) на дистиллированной воде, выражается в мг/л;

- цветность воды – определяется сравнением интенсивности окраски испытуемой воды со стандартной шкалой. Выражается в градусах цветности. В качестве стандартного раствора применяют раствор соли кобальта;

- сухой остаток – масса солей и веществ, которые остаются после выпаривания воды (мг/л);

- кислотность – измеряется в единицах рН;

- жесткость – зависит от содержания солей Са²⁺ и Mg²⁺. Различают три вида жесткости воды: общая, обусловленная содержанием солей кальция и магния независимо от содержания анионов; постоянная, обусловленная содержанием ионов С1^- и SO после кипячения в течение 1 ч (она не удаляется); устранимая (временная) – устраняется кипячением:

Са (НСО₃) ₂ → СаСО₃ + СО₂ + Н₂О.

Самым важным условием, необходимым для того, чтобы биохимические процессы в водоеме протекали правильно и обеспечивали самоочищение воды, является наличие в ней растворенного кислорода. Органические соединения вместо окисления подвергаются анаэробному разложению с выделением сероводорода, углекислого газа, метана и водорода, создающих вторичные загрязнения водоема.

По санитарным нормам (СНИП) значение биохимического потребления кислорода (БПК) в зависимости от типа природных водоемов не должно превышать 3–6 мг О₂/лН₂О. В сточных водах БПК составляет от 200 до 3000 мг/л, поэтому при сбросе в водоемы промстоков необходимо их очищать.

Главным критерием качества воды и атмосферы в нашей стране являются ПДК. Но они установлены далеко не для всех веществ. Спуск в водоемы новых веществ, ПДК которых не определены, в нашей стране запрещен. Иногда возможно достичь установленного ПДК простым разбавлением сточных вод, чем часто пользуются. Около половины сточных вод на Земле не подвергается специальной очистке перед сбросом в водоемы. Их обезвреживание заключается лишь в разбавлении чистой водой и самоочищении водоемов. Например, сточные воды заводов по производству полиэтилена и полистирола надо разбавлять в 30 раз; сточные воды от производства синтетического каучука – в 185 раз.

В России ежегодно образуется около 21 км³ сточных вод, из них 16 км³ сбрасывают в Волгу или ее притоки. Поэтому принято специальное постановление по защите окружающей среды в бассейнах Волги и Урала.

Сбросы сточных вод регламентируются также величиной НДС (нормативного допустимого сброса) предприятия. В Европе и Азии, где проживает 70 % населения Земли, мировых запасов речных вод очень мало. Гидроресурсы России велики, но более 80 % речного стока приходится на малонаселенные районы Севера и Востока. На Европейской части России проживает около 80 % населения и на них приходится всего 20 % гидроресурсов.

Таким образом, влияние хозяйственной деятельности человека на кругооборот воды в природе привело к:

- сокращению количества воды в водоемах суши;

- росту водопотребления;

- исчерпанию самоочищающей способности водоемов;

- деградации природных вод.

Выход из положения – создание замкнутых водооборотных систем. Помимо перечисленных выше факторов это связано с экономическими соображениями. Стоимость очистки сточных вод даже после значительного разбавления очень велика. Так, если принять стоимость 90 % очистки за 1 условную единицу, то очистка на 99 % дороже в 10 раз (10 единиц), а очистка на 99,9 %, которая требуется чаще всего, будет дороже в 100 раз и составит 100 условных единиц. Локальная очистка сточных вод от характерных для данного вида загрязнений для их повторного использования оказывается существенно дешевле их полной очистки в соответствии с требованиями санитарных органов.

Для характеристики замкнутых водооборотных систем используется критерий кратности использования воды в обороте:

(2.6)

где – общий объем воды, потребляемый предприятием (м³/ч; м³/г сырья или продукции); Q₃ – забор потребления свежей воды.