Проблема обеспечения населения доброкачественной питьевой водой относится к числу наиболее социально-значимых, поскольку она непосредственно влияет на состояние здоровья граждан и кардинальным образом определяет степень экологической и эпидемиологической безопасности целых регионов. Как показывает опыт, эффективное решение проблемы питьевого водоснабжения и качества питьевой воды может быть достигнута только на основе комплексного подхода в области ее очистки и обеззараживания и, прежде всего, контроля качества. Даются результаты по созданию с помощью мембранной техники высокоэффективных приборов для экспресс-контроля качества воды по микробиологическим, паразитологическим и вирусологическим показателям. Приведены сведения по эффективной очистке с использованием мембран питьевой воды в бытовых и промышленных условиях, а также подготовке технической воды для теплоэнергетики. Представлены данные об объемах использования мембранных установок по регионам и сферам применения. Приводятся данные по использованию мембранных технологий в гибридных процессах разделения водомасляных эмульсий, очистки сточных вод гальванических и кожевенных производств, очистки дренажных вод полигонов твердых бытовых отходов.
Поиск по сайту
Общие проблемы загрязнения и контроля вод урбанизированных территорий
Цель работы состояла в применении индикаторного метода для выбора компонентов экозащитных систем при очистке водных сред от ионов тяжелых металлов. Научная новизна. 1. Предложено использовать новый метод исследования природы поверхности твердого в-ва – индикаторный метод распределения центров адсорбции на поверхности твердого тела (метод РЦА) для прогнозирования экозащитных свойств материалов. 2. В соответствии с методом предложены классификационные признаки поверхности в системе индикаторного метода РЦА и природе загрязняющих в-в. Так, напр., высокое содержание центров адсорбции на поверхности исследуемого материала в области pKa=7-12 (бренстедовские основные центры) прогнозирует поглощение ионов тяжелых металлов. 3. На основании классификационных признаков поверхности твердого тела по данным метода РЦА предложен новый экозащитный материал – пенобетон, у которого в области рКа от 7 до 12 прогнозировалась и доказана экспериментально способность поглощения ионов тяжелых металлов. Обнаружена возможность управления ЭСТТ методом принудительной активации поверхности потоками ускоренных заряженных частиц.
В процессах техногенной деятельности производится в больших масштабах сжигание древесины, угля, жидких топлив, при этом сгорание, как правило, является неполным, в результате чего образуются микроскопические частицы угля и сажи (I). Последние поступают с атмосферными осадками в природные водоисточники и накапливаются в донных отложениях. Установлено, что (I) имеют уд. поверхность около 400 м{2}/г и размер пор менее 1 нм, при поступлении в донные отложения различных органических соединений (I) выполняют роль сорбента. В лабораторных экспериментах содержание бензола в модельной воде составляло 15,4 мкг/мл, после 100 ч экспозиции в присутствии (I) оно снизилось до 2 мкг/мл, наряду с процессом сорбции наблюдалась десорбция.
Рассмотрена оценка опасности загрязнения подземных водоемов (используемых в качестве источников питьевой воды) нефтепродуктами в районе Ченстоховы на основании инвентаризации 66 топливных (заправочных) станций, представляющих потенциальную опасность. Описаны гидрогеологические, инженерно-геологические и технические условия станций и процесса их эксплуатации. Обзор местности и проверка списка объектов на прилегающих территориях проводились также с учетом возможностей загрязнения грунтов вплоть до водоносных слоев. Выделено три объекта, представляющих реальную угрозу для верхнеюрского водоносного горизонта, и 24 объекта, угрожающих водам четвертичного периода (I степень опасности). Срочность вмешательства для охраны водоносных горизонтов потребовала проведения необходимых мероприятий. Разработана стратегия мероприятий, направленных на сведение к минимуму опасности загрязнения подземных водоносных горизонтов нефтепродуктами.
Сравнение данных анализа исходной и очищенной воды показало, что существующая технология очистки воды на водозаборе не позволяет полностью удалять из воды такие токсичные вещества как As, тяжелые металлы (Hg, Cr, Pb, Mn и т. д.), нитраты, нефтепродукты, СПАВ, формальдегид. Положение усугубляется еще и тем, что содержание многих компонентов, особенно органических и элементорганических соединений в воде в настоящее время вообще никем не контролируется или контролируется очень редко. Например, на водозаборе в указанный период времени не контролировалось содержание Hg в воде, ПДК которой составляет всего 0,0005 мг/л. По данным районной СЭС в августе-сентябре 1998 г. Содержание Hg в питьевой воде составляло 4-60 ПДК! Единичные случаи превышения ПДК отмечены по содержанию соединений As. В настоящее время питьевая вода, подаваемая Волжским водозабором, не может считаться экологически чистой и требует дополнительной очистки.
Разработана система автоматизированной идентификации и определения нитроароматических соединений (НАС), в том числе хлорсодержащих, в воде и донных отложениях водоемов. Система состоит из двух двухканальных газовых хроматографов высокого разрешения HRGC-412 (Нордион, Финляндия), каждый из которых снабжен парой капиллярных кварцевых колонок с фазами разной полярности (NB-54 и NB-1701) и парой селективных детекторов – термоионных и фотоионизационных. Функциональная связь системы обеспечивается единой программой обработки хроматограмм (MICMAN), общей наработанной авторами библиотекой индексов удерживания. Количественное определение осуществляется с помощью внутренних стандартов. Диапазон определяемых концентраций НАС в воде от 5 до 50 мкг/л, в донных отложениях от 0,5 до 2,5 мкг/г. Система используется при проведении эколого-токсикологического мониторинга на водных объектах Азовского бассейна.
Указывается, что минеральные воды (МВ) являются весьма важным ресурсом, по сравнению с питьевой водой они отличаются повышенной минерализацией и не могут в ежедневном потреблении заменять питьевую воду. МВ может применяться в качестве столовой, в лечебных целях (например, для бальнеологических процедур) и т. д., это определяется компонентным составом воды и степенью минерализации. Проводились исследования, в ходе которых выполнялся компьютерный анализ состава воды из 118 источников Словении и (по литературным данным) воды из 702 источников Центральной Европы. Установлено, что в целом состав для обеих групп достаточно близок, однако пробы из Центральной Европы содержали в более высоких концентрациях хлориды, сульфаты и углеводороды.
Проведено сравнительное определение фотосинтетической активности водорослей (Chlorella pyrenoidosa, Scenedesmus quadricauda) и макрофитов (Elodea canadensis) как в контроле, так и при воздействии различных поллютантов с помощью радиоуглеродной методики, методом pH-метрии и кислородным методом Винклера. Проведенные измерения позволяют построить калибровочную кривую, дающую возможность легко переходить от величин pH к величинам интенсивности фотосинтеза (и определения продукции в мгС/л*час). Показано, что по фотоиндуцируемому сдвигу pH среды можно судить об уровне жизнедеятельности клеток водорослей, связанной с фотосинтезом, в то время как величина накопления радиоактивного углерода (при внесении NaH{14}CO[3]) может зависеть от присутствия мертвых клеток в культуре, искажая полученные радиоуглеродным методом результаты. Обоснована универсальность такого подхода при диагностике повреждения зеленых организмов токсикантами различной природы (тяжелыми металлами, сырой нефтью, детергентами).
Отмечается, что существует проблема загрязнения грунтовых вод радионуклидами за счет их фильтрования через геологические структуры. В лабораторных условиях исследовался процесс миграции {241}Am(III) в песке, который размещался в колонке с внутренним диаметром 5 и высотой 140 см, кварцевый песок отбирался из слоя периода плейстоцена, грунтовая вода применялась из двух источников в Нижней Саксонии (ФРГ). Скорость подачи (фильтрования) грунтовых вод составляла 28 см/сут (в естественных условиях 0,1-13 см/сут), в начале эксперимента на поверхность песка колонок внесено по 1 мл воды, содержащей Am в концентрациях 0,2 и 2,0 мкмоль/л. Через 414 сут. экспозиции Am распределился по высоте колонок следующим образом (показатели представлены в относительных единицах, в приведенной форме): в нижней части колонок, нулевая отметка – 0,38, на уровне 38 см – 1,0, на уровне 50 см – 0,89 и 0,61 (для колонок с исходными концентрациями 2 и 0,2 мкм соответственно), на уровне 80 см 0,4 и 0,18, и на поверхности слоя 0,16 и 0,0.
Основными источниками загрязнения минеральных питьевых вод являются предприятия горнодобывающей пром-сти. На территории Пермского Прикамья это месторождения нефти, каменных и калийных солей и водозаборы минеральных промышленных вод. Масштаб и характер геол. среды соляных месторождений зависит в первую очередь от объема выработанного пространства, количества переработанной руды и промотходов (твердых и жидких), площадей под солеотвалами и шламохранилищами, выбора их размещения на поверхности земли и т. п. Калийная пром-сть характеризуется большим объемом отходов, получаемых в результате переработки и обогащения калийных руд. Шламохранилища и солеотвалы являются основным источником загрязнения минеральных питьевых вод. Шламохранилищам, содержащим хлоридные натриевые рассолы, принадлежит доминирующая роль в загрязнении минеральных питьевых вод. Рассолы проникают в подземные воды, что приводит к существенному изменению общей гидрогеохим. обстановки, нарушается природное равновесие в системе “вода-порода”. Масштабы влияния солеотвалов на загрязнение минеральных питьевых вод меньше по сравнению со шламохранилищами, хотя интенсивность утечек рассолов из рассолосборников солеотвалов на различных рудниках очень изменчива. Заметную роль играют фильтрационные потери из рассолосборников или траншей за дамбами обвалования, сопутствующих солеотвалам. Наконец, промплощадки загрязняют минеральные питьевые воды за счет фильтрации из небольших местных рассолосборников и открытых канализационных траншей, растворения и смыва солей, потерянных на погрузочных пунктах, и т. д. В Предуралье минеральные пром. воды извлекаются на поверхность и являются источником загрязнения минеральных питьевых вод. Влияние на экол. обстановку в основном наблюдается при аварийных ситуациях – в виде прорывов рассолопроводов и разлива рассолов на поверхности земли.
Несмотря на большие запасы воды и довольно интенсивный водообмен, экосистеме Байкала свойственна высокая чувствительность к различного рода воздействиям. Причины такого явления различны, но важнейшими из них является олиготрофность (бедность вод питательными веществами), низкие температуры и высокая чувствительность многих организмов к изменениям факторов среды. Например, эпишура не переносит температуры выше 12°C, очень чувствительна к изменению мутности воды и других факторов. Существенно нарушена система Байкала строительством Иркутской ГЭС на Ангаре. В результате этого уровень воды на Байкале повысился, усилилось разрушение берегов. Последствия изменения режима для такой система как Байкал, также могут быть существенны. Из других отрицательных явлений следует назвать имевшие место случаи массовых заболеваний и гибели байкальской нерпы (в 1987 г. погибло ок. 10% популяции), увеличение загрязнения вод в акваториях, примыкающих к руслам рек, и прежде всего – селенги, которая приносит до 80% стока. С этих позиций необходимо рассматривать и оценивать устойчивость Байкала как экосистемы к различного вида воздействиям.
В качестве индикаторной среды выявления масштабов и направленности антропогенного воздействия на экосистемы часто рассматриваются донные отложения озер. Являясь водоемами замедленного стока, озера аккумулируют тяжелые металлы, поступающие как в составе поверхностного стока, так и аэральным путем. После попадания на акваторию озер тяжелые металлы включаются в сложные процессы взаимодействия с водной средой и твердожидким субстратом донных отложений. Дальнейшая судьба поллютантов зависит от условий аккумуляции и форм их поступления в депонирующую среду. До середины 70-х гг. исследования тяжелых металлов в составе донных отложений сводились к определению их валовых содержаний. Но для понимания возможных процессов трансформации соединений недостаточно иметь данные только об общем их содержании, но важно получить информацию о формах их нахождения, поскольку именно формы нахождения определяют потенциальную степень эколого-токсикологической опасности техногенного загрязнения. Работы по отбору проб проведены в апреле 2001 г. на 11 озерах в зоне влияния газопылевых выбросов Карабашского медеплавильного комбината.
В США существует перечень соединений, обладающих высокой токсичностью и канцерогенными свойствами, их присутствие в питьевой воде строго регламентируется. К таким соединениям относится ряд гербицидов, поступающих в грунтовые воды путем инфильтрации, например, диурон и лиурон. Проблема определения в воде таких соединений состоит в том, что они присутствуют в микроколичествах и разлагаются при воздействии соединений хлора и в процессах биодеструкции за время между отбором пробы и моментом анализа. В связи с этим разработан консервант, в состав которого входят в том числе сульфат меди, биоциды и т. д. В исследованиях определялись 10 видов гербицидов, при консервировании 9 из них сохранились полностью, концентрация тидиазурона снизилась на 19%, в контрольном опыте потери достигали 90% (экспозиция во всех случаях 21 сут).
Целью настоящей работы было: разработка новых средств и методов контроля радиоактивного загрязнения водных объектов; проведение натурных исследований степени радиоактивного загрязнения морей, омывающих территории СССР и России; оценка вкладов различных источников в радиоактивное загрязнение обследованных морей; проведение натурных исследований состояния радиоактивного загрязнения р. Енисей и выявление закономерностей миграции радиоактивных в-в, пром. происхождения в р. Енисей; оценка степени радиоактивного загрязнения в мае 1986 г. Киевского вдхр. и впадающих в него рек, обусловленного аварией на ЧАЭС, прогнозные оценки возможных изменений степени загрязнения Киевского вдхр. за счет выпадения из атмосферы, смыва с поверхности водосбора р. Припять и ее поймы, а также при взмучивании донных отложений; оценки количественных характеристик радиоактивного загрязнения водных объектов, обусловленного аварией на ЧАЭС, на основе проведенных натурных исследований в 1986-1999 гг.; оценка эффективности водоохранных сооружений на реках, протекающих в 30 км зоны вокруг Чернобыльской АЭС.
Рассматриваются проблемы обеспечения населения питьевой водой в Африке. Отмечается, что несмотря на наличие рек, протекающих по территории Африки, (например, Нил) и озер с весьма значительными запасами пресной воды, более 400 млн. населения имеют лишь ограниченный доступ к питьевой воде. Серьезной проблемой является масштабная урбанизация. В 1990 г. общая численность городского населения составляла 138 млн. чел. Ожидается, что к 2020 г. эта величина возрастет до 500 млн. чел. В условиях Африки обеспечение такого количества жителей водой питьевого качества связано с весьма серьезными трудностями и приводит к социальным и политическим конфликтам. Сообщается о разработке программ развития систем водоснабжения.