Основные технологии защиты гидросферы. Защита гидросферы от промышленных загрязнений

Для предупреждения засорения поверхностных вод необходимо применять меры, исключающие попадание в водоемы и реки строительного мусора, твердых отходов, остатков лесосплава и других предметов, негативно влияющих на качество вод и условия обитания гидробионтов.

Для предотвращения истощения поверхностных вод предусмотрен строгий контроль забора воды с целью недопущения снижения стока ниже минимально допустимого.

Наиболее сложной проблемой является защита поверхностных вод от загрязнения. Главным загрязнителем поверхностных вод служат бытовые и промышленные сточные воды, поэтому наиболее актуальной с экологической точки зрения является разработка и внедрение эффективных методов очистки сточных вод .

Самым действенным способом защиты поверхностных вод от загрязнения их сточными водами может служить разработка и внедрение безводной или безотходной технологии производства, в частности, создание оборотного водоснабжения . При организации системы оборотного водоснабжения в нее включают ряд очистных сооружений и установок, что позволяет создать замкнутый цикл использования производственных и бытовых сточных вод, полностью исключающий их попадание в поверхностные водоемы.

Ввиду многообразия состава сточных вод применяют различные способы их очистки: механический, физико-химический, химический, биологический и др. В процессе очистки предусматривают обработку осадка и обеззараживание сточных вод перед сбросом их в водоем. При механической очистке из производственных сточных вод путем процеживания, отстаивания и фильтрования удаляется до 90% нерастворимых механических примесей различной степени дисперсности, а из бытовых сточных вод - до 60%. Для этих целей применяют решетки, песколовки, песчаные фильтры, отстойники. Вещества, образующие пленку на поверхности воды (нефть, масла, смолы, полимеры и др.), задерживают специальными нефте- и маслоловушками, либо выжигают.

К основным химическим способам относят нейтрализацию и окисление. Для нейтрализации кислот и щелочей в сточные воды вводят специальные реагенты (известь, кальцинированную соду, аммиак), для окисления - различные окислители.

В случае физико-химической очистки используются:

Коагуляция - введение в сточные воды коагулянтов (солей аммония, железа, меди и др.) для образования хлопьевидных осадков, которые затем легко удаляются;

Сорбция - способность некоторых веществ (глины, активированный уголь, силикагель, торф и др.) поглощать загрязнение;

Флотация - пропускание через сточные воды воздуха. Газовые пузырьки при движении вверх захватывают поверхностно-активные вещества, нефть, масла, другие загрязнения и образуют на поверхности воды легко удаляемый слой пены.

Для очистки коммунально-бытовых промстоков целлюлозно-бумажных, нефтеперерабатывающих, пищевых предприятий широко применяется биологический (биохимический ) метод. Этот метод основан на способности искусственно вселяемых в водную среду микроорганизмов использовать для своего развития органические и некоторые неорганические соединения, содержащиеся в сточных водах (сероводород, аммиак, нитриты, сульфиды и т.д.).

После биологической очистки и отстаивания сточные воды обеззараживают (дезинфицируют) с помощью соединений хлора или других сильных окислителей. При хлорировании уничтожаются патогенные бактерии, вирусы и другие болезнетворные организмы. После этого сточные воды можно использовать в оборотном водоснабжении либо сбрасывать в поверхностные водоемы.

В последние годы разрабатываются новые методы, способствующие экологизации процессов очистки сточных вод. К таким методам относятся:

Электрохимические методы, основанные на процессах анодного окисления и катодного восстановления (электролиз);

Мембранные процессы очистки;

Магнитная обработка, позволяющая улучшить флотацию взвешенных частиц;

Радиационная очистка воды;

Озонирование;

Внедрение новых селективных типов сорбентов для избирательного выделения полезных компонентов из сточных вод с целью их вторичного использования.

Значительную роль в загрязнении водных объектов играют пестициды и удобрения , смываемые поверхностным стоком с сельскохозяйственных угодий. Для предотвращения попадания загрязняющих стоков в водоемы необходим комплекс мероприятий, включающих соблюдение норм и сроков внесения удобрений и ядохимикатов, очаговую обработку пестицидами вместо сплошной, замену ядохимикатов биологическими способами защиты растений и т.д.

Сложную задачу представляет утилизация стоков животноводческих комплексов, губительно действующих на водные экосистемы. В настоящее время наиболее экономичной признана технология, согласно которой стоки разделяют с помощью центрифугирования на твердую и жидкую фракции. При этом твердая фракция превращается в компост и вывозится на поля. Жидкая часть (навозная жижа) проходит через химический реактор и превращается в гумус. При разложении органики выделяются метан, двуокись углерода и сероводород. Энергию этого биогаза можно использовать для производства тепла.

Одним из перспективных способов уменьшения загрязнения поверхностных вод является закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты через систему поглощающих скважин (подземное захоронение). При этом способе отпадает необходимость в дорогостоящей очистке сточных вод и строительстве очистных сооружений. Однако данный метод целесообразен для изоляции лишь небольших количеств высокотоксичных сточных вод, так как очень непросто оценить возможные экологические последствия обширного загрязнения изолированных глубокозалегающих горизонтов подземных вод. В частности, при этом способе технически очень сложно полностью исключить возможность проникновения загрязненных вод из подземных водоносных горизонтов на поверхность земли или в другие водоносные горизонты через затрубные пространства скважин.

Среди водоохранных проблем одной из важнейших является разработка и внедрение эффективных методов обеззараживания и очистки поверхностных вод, используемых для питьевого водоснабжения . Начиная с 1896 года и до настоящего времени наиболее распространенным способом борьбы с бактериальными загрязнениями в нашей стране является метод обеззараживания хлором. Однако хлорирование воды несет в себе определенную опасность и для здоровья людей. Во многих странах Запада вместо хлорирования на станциях очистки воды применяется обработка воды озоном или ультрафиолетовым излучением. В нашей стране применение этих экологически эффективных технологий ограничено из-за высокой стоимости переоборудования водоочистных станций.

Современная технология очистки питьевой воды от других экологически опасных веществ (нефтепродуктов, синтетических поверхностно-активных веществ, пестицидов и др.) основывается на использовании сорбционных процессов с применением активированного угля или его аналогов.

Значительную роль в деле охраны поверхностных вод от загрязнения и засорения играют агролесомелиорация и гидротехнические мероприятия. С их помощью можно предотвращать заиление и зарастание озер, водохранилищ и малых рек, а также эрозию, образование оползней, обрушение берегов и т.д.

Важную защитную функцию на любом водном объекте могут выполнять водоохранные зоны шириной от 0,1 до 2 км, в пределах которых запрещена распашка земель, выпас скота, применение ядохимикатов и удобрений, производство строительных работ и др.

Однако с учетом неразрывной связи всех природных и антропогенных экосистем необходимо иметь в виду, что невозможно обеспечить чистоту поверхностных водоемов и водотоков без защиты от загрязнений атмосферы, почв, подземных вод и т.д.

Основные мероприятия по защите подземных вод заключаются в предотвращении истощения запасов подземных вод и защите их от загрязнения. Для борьбы с истощением подземных вод, пригодных для питьевого водоснабжения, предусматриваются различные меры: регулирование режима водоотбора подземных вод, более рациональное размещение водозаборов по площади, ограничение величины водозабора, введение вентильного режима эксплуатации самоизливающихся артезианских скважин. В последние годы для предупреждения истощения подземных вод часто применяют искусственное пополнение их запасов путем перевода части поверхностного стока в подземный.

Основными мерами борьбы с загрязнением подземных вод являются профилактические. С этой целью совершенствуются методы очистки сточных вод, внедряются производства с бессточной технологией, тщательно изолируются резервуары промышленных стоков, регламентируется использование пестицидов и удобрений в сельском хозяйстве и т.д.

Важнейшей мерой предупреждения загрязнения подземных вод в районах водозаборов является устройство вокруг них санитарно-защитных зон, состоящих из трех поясов. На территории поясов запрещается размещение любых объектов, способных вызвать химическое или бактериальное загрязнения, запрещается использование минеральных удобрений и пестицидов, промышленная вырубка леса.

Похожая информация.

Источниками загрязнений сточных вод являются произ­водственные, бытовые и поверхностные стоки.

Производственные сточные воды образуются в результате использования воды в технологических процессах.

Бытовые сточные воды, имеющиеся в раковинах, сани­тарных узлах, душевых и тому подобном, содержат крупные примеси (остатки пищи, песок, фекалии и т.п.); примеси ор­ганического и минерального происхождения в нерастворенном виде, коллоидном и растворенном состояниях; различные, в том числе болезнетворные, бактерии. Концентрация указан­ных примесей в бытовых сточных водах зависит от степени их разбавления водопроводной водой.

Поверхностные сточные воды образуются в результате смывания дождевыми, снеговыми и поливочными водами за­грязнений, имеющихся на поверхности грунтов, на крышах и стенах зданий и т.п. Основными примесями поверхностных сточных вод являются механические частицы (земля, песок, камень, древесные и металлические стружки, пыль, сажа и нефтепродукты, масла, бензин, керосин, используемые в двигателях транспортных средств).

Системы водоснабжения промышленных предприятий в зависимости от водных и технологических процессов могут быть прямоточного, повторного (последовательного) и оборотного во­доснабжения. При выборе схемы станций очистки и технологи­ческого оборудования необходимо знать расход сточных вод и концентрацию содержащихся в них примесей, а также допус­тимый состав сточных вод, сбрасываемых в водоемы. Допус­тимый состав сточных вод рассчитывают с учетом "Правил охраны поверхностных вод". Эти правила предназначены для

предупреждения избыточного загрязнения сточными водами водных объектов. Они устанавливают нормы на ПДК веществ, состав и свойства воды водоема.

В зависимости от технологического назначения вода в системах водоснабжения может быть подвергнута различной об­работке: механической, физико-химической и биологической.

Механическая очистка сточных вод от взвешенных частиц проводится путем процеживания, отстаивания, обработки в поле действия центробежных сил и фильтрования.

Процеживание осуществляется в решетках и волокноуло-вителях. В вертикальных или наклонных решетках ширина прозоров обычно составляет 15-20 мм. Для выделения волок­нистых веществ из сточных вод целлюлознобумажных и текс­тильных предприятий применяют различные волокноуловите-ли, например с использованием перфорированных дисков или в виде движущихся сеток с нанесенным на них слоем волокни­стой массы.

Отстаивание основано на свободном оседании (всплывании) примесей с плотностью больше (меньше) плотности воды. Процесс отстаивания реализуют в песколовках, отстойниках и жироуловителях. Песколовки используют для очистки сточ­ных вод от частиц металла и песка размером более 0,25 мм; отстойники - для очистки сточных вод от механических час­тиц размером более 0,1 мм, а также от частиц нефтепродуктов. Очистку сточных вод в поле действия центробежных сил осуществляют в гидроциклонах и центрифугах.

Фильтрование применяют для очистки сточных вод от тон­кодисперсных примесей с малой их концентрацией. Его ис­пользуют как на начальной стадии очистки, так и после неко­торых методов физико-химической или биологической очистки. Физико-химические методы очистки используют, как пра­вило, для очистки от растворенных примесей. Основными из них являются флотация, экстракция, нейтрализация, сорбция, ионообменная и электрохимическая очистка, гиперфильтра­ция, эвапорация, выпаривание, испарение и кристаллизация.

Флотация предназначена для интенсификации процесса всплывания маслопродуктов при обволакивании их частиц пу­зырьками газа, подаваемого в сточную воду.

Экстракция сточных вод основана на перераспределении примесей сточных вод в смеси двух взаимно нерастворимых жидкостей (сточной воды и экстрагента).

8.1. Средства защиты окружающей среды (экобиозащитная техника)... 159

Нейтрализация сточных вод предназначена для выделения из них кислот, щелочей, а также солей металлов на основе кислот и щелочей. Нейтрализацию кислот и их солей осущест­вляют щелочами или солями сильных щелочей: едким натром, едким кали, известью, известняком, доломитом, мрамором, мелом, магнезитом, содой, отходами щелочей. Наиболее де­шевым и доступным реагентом для нейтрализации кислых сточных вод является гидроокись кальция (гашеная известь). Для нейтрализации сточных вод с содержанием щелочей и их солей можно применять серную, соляную, азотную, фосфор­ную и другие кислоты.

Сорбцию используют для очистки сточных вод от раство-римых примесей, в Качестве сорбентов берут любые мелкодис­персные материалы (золу, торф, опилки, шлаки, глину); наиболее эффективный сорбент - активированный уголь.

Ионообменную очистку применяют для обессоливания и очистки сточных вод от ионов металлов и других примесей, Очистку осуществляют ионитами - синтетическими ионооб­менными смолами, изготовленными в виде гранул размером 0,2-2 мм. Иониты изготовляют из нерастворимых в воде поли­мерных веществ, имеющих на своей поверхности подвижный ион (катион или анион), который при определенных условиях вступает в реакцию обмена с ионами того же знака, содержащимися в сточной воде.

Электрохимическая очистка реализуется окислением ве­ществ путем передачи электронов непосредственно на поверхности анода или через вещество-переносчика, а также в ре­зультате взаимодействия с сильными окислителями, образо­вавшимися в процессе электролиза.

Гиперфильтрация реализуется разделением растворов путем фильтрования их через мембраны, поры которых разме­ром около 1нм пропускают молекулы воды, задерживая гидра-тированные ионы солей или молекулы недиссоциированных соединений.

Эвапорация осуществляется обработкой паром сточной воды с содержанием летучих органических веществ, которые переходят в паровую фазу и вместе с паром удаляются из сточ­ной воды.

Выпаривание, испарение и кристаллизацию используют для очистки небольших объемов сточной воды с большим со­держанием летучих веществ.

160 Гл. 8. Экобиоэащитная техника и средства индивидуальной защиты

Биологическая очистка применяется для выделения тонкодисперсных и растворенных органических веществ. Она осно­вана на способности микроорганизмов использовать для пита­ния содержащиеся в сточных водах органические вещества (кислоты, спирты, белки, углеводы и т.д.). Процесс состоит из двух стадий, протекающих одновременно, но с различной скоростью: адсорбции из сточных вод тонкодисперсных и рас­творенных примесей органических веществ и разрушение ад­сорбированных веществ внутри клетки микроорганизмов при протекающих в них биохимических процессах (окислении или восстановлении). Биохимическую очистку осуществляют в природных и искусственных условиях.

В природных условиях сточные воды очищают на полях фильтрации, полях орошения и в биологических прудах.

Биологические фильтры широко используют для очистки и бытовых, и производственных сточных вод. В качестве фильтровального материала для загрузки биофильтров приме­няют шлак, щебень, керамзит, пластмассу, гравий. Сущест­вуют биофильтры с естественной подачей воздуха - для очистки сточных вод с суточным расходом не более 1000 куб. м и био­фильтры с принудительной подачей воздуха - для очистки производственных сточных вод больших расходов и сильно

концентрированных.

Для реализации указанных методов используются очист­ные сооружения, через которые должны пропускаться все сточные воды промышленных предприятий и городской кана­лизации.

Основанием для выдачи разрешений на сброс производст­венных сточных вод в систему канализации населенного пунк­та для действующих предприятий является паспорт водного хо­зяйства, представляющий один из разделов экологического паспорта предприятия.

Паспорт водного хозяйства разрабатывает предприятие по установленной форме и представляет его для согласования в водопроводно-канализационное управление, где уточняют:

Места выпусков в системы канализации бытовых сточных
вод населенных пунктов;

Нормы сброса и состав сбрасываемых сточных вод до и
после очистных сооружений на выпусках по среднему и
максимальному количеству загрязняющих веществ.

Разрешение на сброс производственных сточных вод может быть аннулировано в случае изменения условий канали-зования населенных пунктов или несоблюдения промышлен­ным предприятием условий, в том числе по расходу вод и массе загрязнений. Расчет допустимых концентраций загряз­няющих веществ в сточных водах учитывает их степень очист­ки на станции аэрации.

8.2. Средства индивидуальной защиты

Номенклатура средств индивидуальной защиты (СИЗ) включает обширный перечень средств, применяемых в произ­водственных условиях (СИЗповседневного использования), а также используемых в чрезвычайных ситуациях (СИЗ кратко­временного использования). В зависимости от назначения СИЗ включают: специальную одежду и обувь, изолирующие костю­мы, средства защиты органов дыхания, глаз, рук, головы, лица, органов слуха, предохранительные приспособления и защитные дерматологические средства.

Специальная одежда служит для предохранения тела рабо­тающих от неблагоприятного воздействия механических и хи­мических факторов производственной среды. Она должна на­дежно защищать человека от вредных воздействий, не нару­шать нормальной терморегуляции организма, обеспечивать свободу движений, удобство ношения и хорошо очищаться от загрязнений, не изменяя при этом своих свойств.

Специальная обувь должна защищать ноги работников от воздействия опасных и вредных производственных факторов. Спецобувь изготовляют из кожи и кожзаменителей, плотных хлопчатобумажных тканей с полихлорвиниловым покрытием, резины. В химических производствах, где применяют кисло­ты, щелочи и другие агрессивные среды, пользуются резино­вой обувью. Широко применяют также пластмассовые сапоги из смеси поливинилхлоридных смол и синтетических каучу-ков.

Для защиты стопы от повреждений, связанных с падени­ем на ноги отливок и поковок, обувь снабжают стальным нос­ком, выдерживающим удар до 20 кг. Находит применение и специальная виброзащитная обувь.

Средства защиты глаз и лица - это очки открытого и за­крытого типов, козырьковые очки, ручные и наголовные

162

Щитки, шлемы, защищающие глаза и органы дыхания. При механической обработке материалов применяют очки закрыто­го типа с безосколочными стеклами; при разливке металлов и сплавов, агрессивных жидкостей - очки закрытого типа, маски с экраном или светофильтром. Отраженный свет излу­чения требует применения очков закрытого типа или масок с защитным экраном и светофильтрами. Для защиты глаз от лу­чистой энергии используют очки со светофильтрами. Специ­альные очки с металлизированными стеклами рекомендуют для защиты глаз от электромагнитных излучений в диапазонах миллиметровых, сантиметровых, дециметровых и метровых

От металлических повреждений и излучения защищают специальные щитки и маски. Для защиты электросварщиков выпускаются щиток-маска, щиток наголовный или маска за­щитная с прозрачным экраном.

Защитные дерматологические средства служат для предуп­реждения заболеваний кожи при воздействии некоторых вред­ных производственных факторов. Они выпускаются в виде мазей или паст, которые предназначены для защиты:

1) от нефтепродуктов, растворителей различных углеводородов,
жиров, масел, лаков, красок и других органических веществ;

2) от воды, водных растворов кислот, щелочей, солей, охлаж­
дающих водомасляных эмульсий.

Средства защиты органов слуха используют в шумных про­изводствах, при обслуживании энергоустановок и т.п. К ним относятся беруши и наушники. Беруши при использовании втыкают в уши. Одноразовые беруши следует использовать только один раз, беруши и наушники многоразового исполь­зования требуют тщательного ухода, содержания в чистоте и своевременного выявления дефектов. Правильное и постоян­ное применение средств защиты слуха снижает шумовую на­грузку для берушей на 10-20, для наушников на 20-30 дБ.

Средства защиты органов дыхания и кожи предназначены для того, чтобы предохранить от вдыхания и попадания в орга­низм человека вредных веществ (пыли, пара, газа) во время проведения различных технологических процессов или спаса­тельных работ при химическом загрязнении атмосферы и мест­ности сильнодействующими ядовитыми веществами. При подборе средств индивидуальной защиты органов дыхания не-

8.2.Средства индивидуальной защиты

обходимо знать: вещества, с которыми приходится работать; концентрацию загрязняющих веществ; время, в течение кото­рого нужно будет работать; состояние этих веществ (газа, паров или аэрозоли); вероятность опасности кислородного го­лодания; физические нагрузки на человека в процессе работы. По принципу защитного действия средства индивидуаль­ной защиты органов дыхания и кожи делятся на фильтрующие и изолирующие. В фильтрующих противогазах воздух, посту­пающий для дыхания, очищается от вредных веществ. В изо­лирующих - дыхание осуществляется за счет запасов кислорода, находящегося в самом противогазе; ими пользуются в случае, когда невозможно использовать фильтрующие противогазы, например при недостатке кислорода в воздухе, а также когда концентрация вредных веществ очень высока или неизвестна. В фильтрующих средствах защита кожи обеспечивается обезвреживанием паров химически опасных веществ специаль­ной пропиткой, нанесенной на ткань, и герметичностью кон­струкции костюма; в изолирующих - использованием проре­зиненных тканей и полимерных материалов.

В настоящее время наибольшее распространение получили фильтрующие противогазы ГП-5 (ГП-5 М) и ГП-7 (ГП-7 В). Гражданские противогазы ГП-5, ГП-7 предназначены для за­щиты человека от попадания в органы дыхания, на глаза и на лицо радиоактивных, отравляющих, сильнодействующих ядо­витых веществ и бактериальных средств. Противогаз ГП-7 - одна из последних моделей. На сегодняшний день этот проти­вогаз является наиболее надежным средством защиты органов дыхания. В реальных условиях он обеспечивает высокоэф­фективную защиту от паров ОВ нервнопаралитического дей­ствия (типа зарин, зоман), общеядовитого действия (хлорциан, синильная кислота), радиоактивных веществ - до 6 часов, от капель ОВ кожно-нарывного действия (иприт) - до 2 часов при температуре от - 40 до +40° С.

У противогаза ГП-7 по сравнению с ГП-5 уменьшено со­противление фильтрующе-поглощающей коробки, что облег­чает дыхание, уменьшено давление лицевой части на голову, что позволяет увеличить время пребывания в противогазе. Благо­даря этому им могут пользоваться люди старше 60 лет, а также больные с легочными и сердечно-сосудистыми заболеваниями. Наличие у противогаза переговорного устройства (мембра­ны) обеспечивает четкое понимание передаваемой речи и зна-

164 Гл. 8. Экобиозащитная техникам средства индивидуальной защиты

Чительно облегчает пользование средствами связи (телефо­ном, радио).

Противогаз ГП-7В отличается от ГП-7 тем, что в нем ли­цевая часть имеет устройство для приема воды, позволяющее утолять жажду, не снимая противогаза.

Отличие противогаза ГП-7 ВМ от противогаза ГП-7 за­ключается в том, что его лицевая часть имеет очковый узел в виде трапециевидных изогнутых стекол, обеспечивающих воз­можность работы с оптическими приборами.

Облегченным средством защиты органов дыхания от вред­ных газов, паров, аэрозолей и пыли являются респираторы. Они делятся на два типа: первый - это респираторы, у кото­рых полумаска и фильтрующий элемент одновременно служат и лицевой частью; второй - очищает вдыхаемый воздух в фильтрующих патронах, присоединяемых к полумаске.

По назначению респираторы подразделяются на противо-пылевые, противогазовые и газопылезащитные. Противопы-левые предохраняют органы дыхания от аэрозолей различных видов, противогазовые - от вредных паров и газов, а газопы­лезащитные - от газов, паров и аэрозолей при одновремен­ном их присутствии в воздухе.

Средства защиты кожи предназначены для предохранения людей от воздействия СДЯВ, ОВ, радиоактивных веществ и бактериальных средств. Они изготавливаются в виде курток с капюшонами, полукомбинезонов и комбинезонов.

Для защиты от СДЯВ в зоне аварии используются в основ­ном средства защиты изолирующего типа. К ним относятся: комплект изолирующий химический КИХ-4 (КИХ-5); обще­войсковой защитный комплект; легкий защитный костюм Л-1. Комплект защитной фильтрующей одежды состоит из хлопчатобумажного комбинезона, пропитанного водным рас­твором специальной пасты, задерживающим пары отравляю­щих веществ (адсорбционного типа) или нейтрализующим их (хемосорбционного типа), а также мужского нательного белья, хлопчатобумажного подшлемника и двух пар портянок (одна из которых пропитана тем же составом, что и комбине­зон).

Медицинские средства индивидуальной защиты имеют важ­ное значение в системе мероприятий по защите населения от поражающих факторов техногенных катастроф, стихийных бедствий и инфекционных заболеваний. К ним относятся:

8.2.Средства"индивидуальной защиты

радиозащитные средства, антидоты, противобактериальные препараты, средства частичной обработки. Все они предна­значены для профилактики заболевания и оказания первой медицинской помощи населению. Важнейшие из них содер­жатся в индивидуальной аптечке (АИ-2), выдаваемой населе­нию с объявлением об опасности чрезвычайной ситуации. Она представляет собой пластмассовый футляр оранжевого цвета, в который вложены пеналы с лекарственными средст­вами и шприц-тюбик с антидотом. Препараты размещены следующим образом:

Гнездо 1 предназначено для шприца-тюбика с противобо­
левым средством, применяемым при переломах, обшир­
ных травмах и ожогах;

Гнездо 2 вмещает пенал красного цвета с 6 таблетками ТАРЕ-
НА - для профилактики поражений ФОВ (разовый прием -
2 таблетки, повторный прием - 1 таблетка через 6-8 часов);

Гнездо 3 содержит антибактериальное средство № 2 СУЛЬ-
ФАДИМЕТОКСИН (15 таблеток) для устранения желудоч­
ных расстройств, возникающих после облучения. В пер­
вые сутки принимается 7 таблеток, в последующие двое
суток - по 4 таблетки;

В гнезде 4 находится радиозащитное средство № 1 ЦИСТА-
МИН (два пенала по 6 таблеток). Применяется при угрозе
облучения: в один прием - 6 таблеток; при новой угрозе
облучения принимаются еще 6 таблеток, но не ранее чем
через 4-5 часов после первого приема;

Гнездо 5 содержит противобактериальное средство № 1
ТЕТРАЦЕКЛИН (два пенала по 5 таблеток). Применяется
при угрозе или происшедшем заражении, ранениях и ожо­
гах: вначале 5 таблеток, запивая водой, а через 6 часов -
еще 5 таблеток;

Гнездо 6 вмещает радиоактивное средство № 2 - 10 табле­
ток ЙОДИСТОГО КАЛИЯ, который принимается по одной
таблетке в течение 10 дней после выпадения радиоактив­
ных осадков;

В гнезде 7 содержится противорвотное средство ЭТАПЕРА-
ЗИН (5 таблеток). Применяется по 1 таблетке после облу­
чения или при появлении тошноты при ушибе головы.

Индивидуальный противохимический пакет (ИПП-8, ИПП-10) используется для санитарной обработки открытых участков

166 Гл. 8. Экобиозащитная техника и средства индивидуальной защиты

Кожи и прилегающих к ним участков одежды путем обеззара­живания попавших на них капельно-жидких или туманообраз-ных ОВ и бактериальных аэрозолей. Пакет содержит флакон с полидегазирующей жидкостью, способной обезвреживать ОВ, и 4 ватномарлевые салфетки, заключённые в герметичес­кий пакет. Эффективность санитарной обработки высока, если дегазирующий раствор применять сразу после попадания капель ОВ на кожные покровы:

Для обеззараживания тдивидуальньа запасов воды щяжонякп- ся таблетки ПАНТОЦИНА, содержащие хлорамин. Одна таб­летка рассчитана на обеззараживание 1 литра воды. Вода при­годна для питья через 45 мин после полного растворения в ней таблетки.

Чрезвычайные ситуации мирного и военного времени

9.1. Общие сведения и классификация чрезвычайных ситуаций

Стихийные бедствия, аварии и катастрофы - весьма час­тые явления в нашей стране. Каждый год в том или ином регионе происходят сильные разливы рек, прорывы дамб и плотин, землетрясения, бури и ураганы, лесные и торфяные пожары.

Каждому из этих явлений присущи свои особенности, ха­рактер поражений, объем и масштабы разрушений, величина бедствий и человеческих потерь. Каждое из них накладывает свой отпечаток на окружающую среду.

Знание причин возникновения и характера стихийных бедствий позволяет при заблаговременном принятии мер за­щиты и разумном поведении населения значительно снизить все виды потерь.

Своевременная информация дает возможность провести предупредительные работы, привести в готовность силы и средства, разъяснить людям правила поведения.

Все население должно быть готово к действиям в экстре­мальных ситуациях, к участию в работах по ликвидации сти­хийных бедствий, аварий и катастроф, уметь владеть способа­ми оказания первой медицинской помощи пострадавшим.

Что же представляют собой стихийные бедствия? Каковы их особенности? Каковы правила поведения и действия людей в чрезвычайных ситуациях?

"Чрезвычайная ситуация - это обстановка на определенной территории, сложившаяся в результате аварии, опасного при­родного явления, катастрофы, стихийного или иного бедствия, которые могут повлечь или повлекли за собой человеческие жер­твы, ущерб здоровью людей или окружающей природной среде, значительные материальные потери и нарушения условий жиз­недеятельности людей" (ст.1 Федерального закона РФ "О за-

168

Щите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций при­родного и техногенного характера").

Источниками чрезвычайных ситуаций могут быть стихий­ные бедствия, аварии, широко распространенные инфекци­онные болезни людей, животных и растений, а также совре­менные средства поражения, в результате которых произошла или может возникнуть чрезвычайная ситуация.

В нормативных документах Единой государственной сис­темы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций выделяют следующие группы ЧС:

I - природные;

II - биолого-социальные;

III - техногенные;

IV - экологические.

В соответствии с Постановлением Правительства РФ № 1094 от 13.09.1996 г. в зависимости от масштабов распространения и тяжести последствий все чрезвычайные ситуации подразде­ляются на локальные, местные, территориальные, регио­нальные, федеральные и трансграничные.

Локальная - это такая ЧС, в результате которой пострада­ло не более 10 человек, либо нарушены условия жизнедея­тельности не более 100 человек, либо материальный ущерб составляет не более 1тыс. минимальных размеров оплаты труда (МРОТ) на день возникновения чрезвычайной ситуации и зона ее не выходит за пределы территории объекта производ­ственного или социального назначения.

Местная - это ЧС, в результате которой пострадало свыше 10, но не более 50 человек; либо нарушены условия жизнедеятельности свыше 100, но не более 300 человек; либо материальный ущерб составляет свыше 1 тыс., но не более 5 тыс. МРОТ на день возникновения чрезвычайной ситуации и зона чрезвычайной ситуации не выходит за пределы населен­ного пункта, города, района.

Территориальная - это ЧС, в результате которой постра­дало свыше 50, но не более 500 человек; либо нарушены усло­вия жизнедеятельности свыше 300, но нее более 500 человек; либо материальный ущерб составляет свыше 5 тыс., но не более 0,5 млн МРОТ на день возникновения чрезвычайной си­туации и зона чрезвычайной ситуации не выходит за пределы субъекта Российской Федерации.

169

Региональная - это ЧС, в результате которой пострадало свыше 50, но не более 500 человек; либо нарушены условия жизнедеятельности свыше 500, но не более 1000 человек; либо материальный ущерб составляет свыше 0,5 млн, но не более 5 млн МРОТ на день возникновения чрезвычайной ситуации и зона чрезвычайной ситуации охватывает территорию двух субъектов Российской Федерации.

Федеральная - это ЧС, в результате которой пострадало свыше 500 человек, либо нарушены условия жизнедеятель­ности свыше 1000 человек, либо материальный ущерб состав­ляет свыше 5 млн МРОТ на день возникновения чрезвычайной ситуации и зона чрезвычайной ситуации выходит за пределы более двух субъектов Российской Федерации.

Трансграничная - это ЧС, поражающие факторы которой выходят за пределы Российской Федерации, либо чрезвычай­ная ситуация произошла за рубежом, но затрагивает террито­рию Российской Федерации.

В средствах массовой информации одни и те же события, связанные с чрезвычайными ситуациями, называют авариями или катастрофами.

В чем состоит различие между ними? Авария - это повреждение машины, станка, установки, поточной линии, системы энергоснабжения, оборудования, транспортного средства, здания, сооружения. Эти происше­ствия не столь значительны и без человеческих жертв.

Катастрофа - это событие с трагическими последствия­ми, например крупная авария с гибелью людей и значитель­ным материальным ущербом.

Стихийные бедствия - это опасные явления или процессы геофизического, геологического, гидрологического, атмо­сферного и другого происхождения, масштабы, которых вы­зывают катастрофические ситуации, характеризующиеся вне­запным нарушением жизнедеятельности населения, разруше­нием и уничтожением материальных ценностей, поражением и гибелью людей.

Стихийные бедствия как явления часто приводят к авари­ям и катастрофам в промышленности, на транспорте, в ком­мунально-энергетическом хозяйстве и других сферах деятель­ности человека.

Экологическая катастрофа - стихийное бедствие, круп­ная производственная или транспортная авария (катастрофа),

170 Гл. 9. Чрезвычайные ситуации мирного и военного времени

Которые привели к чрезвычайно неблагоприятным изменени­ям в среде обитания и, как правило, к массовой гибели живых организмов и к значительному экономическому ущербу.

/. Чрезвычайные ситуации природного характера. Исходя из причин (условий) возникновения их делят на следующие группы: геологические, метеорологические, гидрологичес­кие, природные пожары.

1. Стихийные бедствия геологического характера подразде­ляются на бедствия, вызванные землетрясениями, изверже­ниями вулканов, оползнями, селями, снежными лавинами, обвалами, просадками земной поверхности в результате карс­товых явлений.

Землетрясения - это подземные удары (толчки) и колеба­ния поверхности земли, вызванные естественными процесса­ми, происходящими в земной коре. Размеры очага землетря­сения обычно колеблются в пределах от нескольких десятков метров до сотен километров. При этом часто нарушается це­лостность грунта, разрушаются здания и сооружения, выходят из строя водопровод, канализация, линии связи, электро- и газоснабжения, имеются человеческие жертвы. Это одно из наиболее страшных стихийных бедствий. По данным ЮНЕСКО, землетрясениям принадлежит первое место по причиняемому экономическому ущербу и числу человеческих жертв.

Возникают землетрясения неожиданно, и, хотя продол­жительность главного толчка не превышает нескольких се­кунд, его последствия бывают трагическими. На территории России примерно 28% районов сейсмоопасны. Районы воз­можных 9-балльных землетрясений находятся в Прибайкалье, на Камчатке и Курильских островах, 8-балльных - в Южной Сибири и на Северном Кавказе.

Вулканическая деятельность возникает в результате посто­янных активных процессов, происходящих в глубинах Земли, внутренняя часть которой постоянно находится в разогретом состоянии. На глубине от 10 до 30 км накапливаются расплав­ленные горные породы, или магма. При тектонических про­цессах в земной коре образуются трещины и магма устремляет­ся к поверхности. Этот процесс сопровождается выделением паров воды и газов, которые создают огромное давление, уст­раняя преграды на своем пути. При выходе на поверхность Земли часть магмы превращается в шлак, а другая изливается в виде лавы. Из выброшенных в атмосферу паров и газов на

9.1. Общие сведения и классификация чрезвычайных ситуаций

землю оседают частицы вулканической породы, именуемые тефрой.

Вулканические шлаки, пемза, пепел, горные породы, нагромождаясь, образуют гору преимущественно конусооб­разной формы, которая и называется вулканом. В верхней части вулкана находится кратер, имеющий форму воронки, связанной каналом с источником магмы.

По степени активности вулканы классифицируются на действующие, дремлющие и потухшие. К действующим отно­сят те, которые извергались в историческое время, в отличие от потухших, которые, не извергались. Дремлющие вулканы проявляют себя периодически, но до извержения дело не до­ходит.

В России, близ Петропавловска-Камчатского, находится действующий вулкан Авача. Около него располагаются потухшие вулканы - Корякская и Козельская сопки. На Курильских островах насчитывается 39 действующих вулканов, на Камчат­ке - 26. К востоку от Средиземного моря широкой полосой разбросаны потухшие вулканы Малой Азии и Кавказского хребта - Арарат, Казбек и Эльбрус.

Оползни - это скользящее смещение земляных масс под действием собственного веса. Чаще всего происходят по бере­гам рек и водоемов, на горных склонах. Основная причина их возникновения - избыточное насыщение подземными водами глинистых пород. Сходят оползни в любое время года, но большей частью в весенне-летний период.

Оползни наносят существенный ущерб народному хозяй­ству, они угрожают движению поездов, автомобильному транспорту, жилым домам и другим постройкам. При оползнях интенсивно идет процесс выбывания земель из сельскохозяй­ственного оборота. Нередко они приводят и к человеческим жертвам.

Сель (селевой поток, от араб. сайль "бурный поток") - бурный грязевый или грязекаменный поток, состоящий из смеси воды и обломков горных пород, внезапно возникающий в бассейнах небольших горных рек. Причина его возникнове­ния - интенсивные и продолжительные ливни, быстрое таяние снега или ледников, прорыв водоемов, реже -землетрясения, извержения вулканов.

В отличие от обычных потоков сель движется, как прави­ло, отдельными волнами, а не непрерывным потоком. Одно-

Гл. 9. Чрезвычайные ситуации мирного и военного времени

.1. Общие сведения и классификация чрезвычайных ситуаций 173

Временно на поверхность выносится огромное количество вяз­кой магмы. Крутой передний фронт селевой волны высотой от 5 до 15 м образует "голову" селя. Максимальная высота вала водогрязевого потока иногда достигает 25 м. Сель переходит через препятствия, которые встречаются на его лути, продол­жая наращивать свою энергию.

Все это продолжается очень недолго - 1-3 часа: Время от начала возникновения селя в горах и до момента выхода его в равнинную часть исчисляется 20-30 минутами. Но, обладая большой массой и высокой скоростью передвижения (до 15 км/ч), сели разрушают здания, дорога, гидротехнические и другие сооружения, выводят из строя линии связи, электро­передачи, приводят к гибели людей и животных.

В России до 20% территории находится в селеопасньгх зонах. Особенно активно селевые потоки формируются в Ка­бардино-Балкарии, Северной Осетии, Дагестане, в районе Новороссийска, Саяно-Байкальской области, в зоне трассы Байкало-Амурской магистрали, на Камчатке, в пределах Ста­нового и Верхоянского хребтов. Происходят они также в неко­торых районах Приморья, Кольского полуострова и на Урале.

Снежные лавины - низвергающиеся со склонов гор под воздействием силы тяжести снежные массы.

Снег, накапливающийся на склонах гор, под влиянием тяжести и ослабления структурных связей внутри снежной толщи соскальзывает или осыпается со склона. Начав свое движение, он быстро набирает скорость, захватывая по пути все новые снежные массы, камни и другие предметы. Движе­ние продолжается, пока лавина не достигнет более пологих участков или дна долины, где она тормозится и останавливается.

Снежные лавины очень часто угрожают населенным пунк­там, спортивным и санаторно-курортным комплексам, же­лезным и автомобильным дорогам, линиям электропередачи, объектам горнодобывающей промышленности и другим хозяй­ственным сооружениям. Поражающая способность лавин раз­лична. Так, лавина уже в 10 м 3 представляет опасность для человека и легкой техники, крупные - в состоянии разрушить капитальные инженерные сооружения, образовать трудно-или непреодолимые завалы на транспортных трассах.

В России чаще всего такие стихийные бедствия случаются на Кольском полуострове, Урале, Северном Кавказе, на юге Западной и Восточной Сибири, Дальнем Востоке.

В подавляющем большинстве в горных районах лавины сходят ежегодно, а иногда и по нескольку раз в год.

2. Стихийные бедствия метеорологического характера под­
разделяются на бедствия, вызываемые:

Ветром, в том числе бурей, ураганом, смерчем (при ско­
рости 25 м/с и более, для арктических и дальневосточных морей - 30 м/с и более);

Сильным дождем (при количестве осадков 50 мм и более в течение 12 ч и менее, а в горных, селевых и ливнеопасных районах - 30 мм и более за 12 часов и менее);

Крупным градом (при диаметре градин 20 мм и более);

Сильным снегопадом (при количестве осадков 20 мм и
более за 12 ч и менее);

Сильными метелями (скорость ветра 15 м/с и более);

Пыльными бурями;

Заморозками (при понижении температуры воздуха в веге­
тационной период на поверхности почвы ниже 0°С);

Сильными морозами или сильной жарой.

3. Стихийные бедствия гидрологического характера подраз­
деляются на бедствия, вызываемые:

Высоким уровнем воды - наводнения, при которых про­
исходит затопление пониженных частей городов и других
населенных пунктов, посевов сельскохозяйственных культур,
повреждение промышленных и транспортных объектов;

Низким уровнем воды, когда нарушается судоходство, во­
доснабжение городов и народнохозяйственных объектов,
оросительных систем;

Ранним ледоставом и появлением льда на судоходных водо­
емах;

Цунами - сильные волнения на морях и океанах.

Наводнения - это затопление водой прилегающей к реке, озеру или водохранилищу местности, которое причиняет ма­териальный ущерб, наносит урон здоровью людей или приво­дит к их гибели. Если затопление не сопровождается ущербом, - это есть разлив реки, озера, водохранилища.

Наводнения в большей или меньшей степени периодичес­ки наблюдаются на большинстве рек России. По повторяе­мости, площади распространения и суммарному среднему го­довому материальному ущербу они занимают первое место в

Гл. 9. Чрезвычайные ситуации мирного и военного времени

9.1. Общие сведения и классификация чрезвычайных ситуаций 175

Ряду стихийных бедствий, по количеству человеческих жертв и материальному ущербу - второе место после землетрясений. Ни в настоящем, ни в ближайшем будущем полностью предот­вратить их не представляется возможным. Наводнения можно только ослабить или локализовать.

Хотя по метеорологическим условиям все регионы России различны, наводнения происходят практически ежегодно то в одном, то в другом районе. Ущерб исчисляется огромными цифрами. Площадь, которая может быть подвергнута затоп­лению паводковыми водами, составляет около 500 тыс. км 2 , однако ежегодно реально затоплятся от 36 до 56 тыс. км 2 .

Наиболее велико негативное воздействие наводнений в бассейнах рек Амура, Уссури, Имана, Зеи, Буреи, рек Сибири, впадающих в северные моря, и рек Северного Кавказа.

В зависимости от причин возникновения наводнения под­разделяются на четыре группы, а именно наводнения:

а) связанные с максимальным стоком от весеннего таяния снега;
отличаются значительным и довольно длительным подъ­
емом уровня воды в реке и называются половодьем;

б) формируемые интенсивными дождями; характеризуются ин­
тенсивными, сравнительно кратковременными подъемами
уровня воды и называются паводками;

в) вызванные в основном большим сопротивлением, которое
водный поток встречает в реке; происходят большей частью
в начале и в конце зимы при заторах и зажорах льда;

г) создаваемые ветровыми нагонами воды на крупных озерах
и водохранилищах, а также в морских устьях рек.

В пределах России в основном преобладают наводнения первых двух групп.

По размерам и масштабам убытков наводнения также де­лятся на четыре группы:

а) низкие (малые); наблюдаются, как правило, на равнин­
ных реках и имеют повторяемость примерно один раз в
5-10 лет. Затопляется при этом менее 10% сельхозугодий,
расположенных в низинных местах. Наносят незначительный
материальный ущерб и почти не нарушают ритма жизни на­
селения;

б) высокие; сопровождаются значительным затоплением,
иногда приходится эвакуировать население; охватывают срав­
нительно большие участки местности, существенно наруща-

ют хозяйственную деятельность и установленный ритм жизни. Наносят значительный материальный и моральный ущерб. Происходят один раз в 20-25 лет;

в) выдающиеся; охватывают целые речные бассейны. Пара­
лизуют хозяйственную деятельность, наносят большой ма­
териальный и моральный ущерб. Очень часто приходится
прибегать к массовой эвакуации населения и материаль­
ных ценностей. Повторяются примерно один раз в 50-
100 лет;

г) катастрофические; вызывают затопления громадных тер­
риторий в пределах одной или нескольких речных систем.
Хозяйственная деятельность полностью парализуется. Резко
изменяется жизненный уклад населения. Материальный
ущерб огромен. Наблюдаются случаи гибели людей. Про­
исходят один раз в 100-200 лет и реже.

К основным характеристикам последствий наводнений от­носятся:

Численность населения, оказавшегося в зоне, подвержен­
ной наводнению;

Количество населенных пунктов, попавших в зону навод­
нения;

Количество предприятий, протяженность автомобильных
и железных дорог, линий электропередачи, связи и ком­
муникаций, оказавшихся в зоне затопления;

Число погибших животных, разрушенных мостов и тоннелей.

Различают прямой и косвенный ущерб от наводнений.

Прямой - это, например, повреждение и разрушение жилых и производственных зданий, железных и автомобиль­ных дорог, линий электропередачи и связи, гибель скота и урожая, уничтожение и порча сырья, топлива, продуктов пи­тания, кормов, затраты на временную эвакуацию населения и материальных средств.

К косвенному ущербу обычно относят: затраты на приоб­ретение и доставку в пострадавшие районы продуктов питания, строительных материалов и кормов для скота, сокращение выработки продукции, ухудшение условий жизни населения.

Прямой и косвенный ущерб находятся большей частью в соотношении 70% : 30%.

Цунами - это длинные волны, возникающие в результате подводных землетрясений, а также вулканических изверже-

176Гл. 9. Чрезвычайные ситуации мирного и военного времени
9.1. Общие сведения и классификация чрезвычайных ситуаций177

Ний или оползней на морском дне. Их источник находится на дне океана. В 90% случаев цунами возникают из-за подвод­ных землетрясений.

Образовавшись в каком-либо месте, цунами может пройти несколько тысяч километров, почти не уменьшаясь. Это свя­зано с длинным периодам волн (от 150 до 300 км). В откры­том море корабли эти волны могут и не обнаружить, хотя те движутся с большой скоростью (от 100 до 1000 км/ч). Высота волн небольшая, однако, достигнув мелководья, волна резко замедляется, ее фронт вздымается и обрушивается со страш­ной силой на сушу. Высота крупных волн в таком случае у побережья достигает 5-20 м, а иногда доходит до 40 м.

Волна цунами может быть не единственной. Очень часто это серия волн с интервалами около часа. Наиболее высокую из них называют главной.

4. В понятие природных пожаров входят: лесные пожары, пожары степных и хлебных массивов, торфяные и подземные пожары горючих ископаемых.

Лесные пожары - это неконтролируемые горения расти­тельности, стихийно распространяющиеся по лесной террито­рии, которые при сухой погоде и ветре охватывают значитель­ные пространства.

В 90-97 случаях из 100 виновниками возникновения бед­ствия оказываются люди, не проявляющие должной осторож­ности при пользовании огнем в местах работы и отдыха. Доля пожаров от молний составляет не более 2% от общего их коли­чества.

В зависимости от характера возгорания и состава леса по­жары подразделяются на низовые, верховые, почвенные. Почти все они в начале своего развития носят характер низо­вых и, если создаются определенные условия, переходят в верховые или почвенные.

При низовом пожаре, а их бывает до 90 % от общего коли­чества, огонь распространяется только по почвенному покро­ву, охватывая нижние части деревьев, траву и выступающие корни.

При верховом беглом пожаре, который начинается только при сильном ветре, огонь продвигается обычно по кронам де­ревьев "скачками". Ветер разносит искры, горящие ветки и хвою, которые создают новые очаги за несколько десятков, а то и сотен метров. Пламя движется со скоростью 15-20 км/ч.

Следствием низовых или верховых пожаров являются под­земные пожары. После сгорания верхнего напочвенного по­крова огонь заглубляется в торфянистый горизонт. Подземные пожары принято называть торфяными.

Крупные лесные пожары бушуют в период чрезвычайной пожарной опасности в лесу, особенно при длительной и силь­ной засухе. Их развитию способствуют ветреная погода и за­хламленность лесов.

Средняя продолжительность крупных лесных пожаров со­ставляет от 10 до 15 суток, выгоревшая площадь в среднем составляет 40-500 га при периметре от 8 до 16 км.

Районы, в которых свирепствуют лесные пожары, обычно объявляются "зоной бедствия".

Стихийные бедствия нередко вызывают массовые заболе­вания людей, животных, растений и приводят к биолого-со­циальным ЧС.

//. Биолого-социалъные чрезвычайные ситуации - это состоя­ние, при котором в результате возникновения источника био­лого-социальной ЧС на определенной территории нарушаются нормальные условия жизни и деятельности людей, существо­вания сельскохозяйственных животных и произростания рас­тений, возникает угроза жизни и здоровью людей, широкого распространения инфекционных болезней, потерь сельскохо­зяйственных животных и растений.

Инфекционные болезни людей - это заболевания, вызывае­мые болезнетворными микроорганизмами и передающиеся от зараженного человека или животного к здоровому.

Эпидемическим процессом называется явление возникнове­ния и распространения инфекционных заболеваний среди людей, представляющее непрерывную цепь последовательно возникающих однородных заболеваний. Для характеристики интенсивности распространения заболевания используются такие понятия, как эпидемическая вспышка, эпидемия и пан­демия.

Эпидемическая вспышка - это ограниченный во времени и по территории резкий подъем заболеваемости, связанный с одномоментным заражением людей.

Эпидемия - широкое распространение инфекционной бо­лезни, значительно превышающее обычно регистрируемый на данной территории уровень заболеваемости.

Гл. 9. Чрезвычайные ситуации мирного и военного времени

9.1. Общие сведения и классификация чрезвычайных ситуаций 179

Пандемия - необычно широкое распространение заболе­ваемости как по уровню, так и по масштабам распространения с охватом ряда стран, целых континентов и даже всего земного шара.

К особо опасным инфекционным заболеваниям людей от­носятся: чума, холера, желтая лихорадка, СПИД (синдром приобретенного иммунного дефицита), дифтерия, грипп, ди­зентерия, гепатит, туберкулез и др.

Инфекционные болезни животных - группа болезней, имеющая такие общие признаки, как наличие специфическо­го возбудителя, цикличность развития, способность переда­ваться от зараженного животного к здоровому и принимать эпизоотическое распространение.

По широте распространения эпизоотический процесс ха­рактеризуется тремя формами: спорадической заболеваемостью, эпизоотией, панзоотией.

Спорадия - это единичные или немногие случаи проявле­ния инфекционной болезни, обычно не связанные между собой единым источником возбудителя инфекций, самая низ­кая степень интенсивности эпизоотического процесса.

Эпизоотия - средняя степень интенсивности (напряжен­ности) эпизоотического процесса. Характеризуется широким распространением инфекционных болезней в хозяйстве, райо­не, области, стране. Ей свойственны массовость, общность источника возбудителя инфекции, одновременность пораже­ния, периодичность и сезонность.

Панзоотия ~ высшая степень развития эпизоотии. Харак­теризуется необычайно широким распространением инфекци­онной болезни, охватывающем одно государство, несколько стран, материк. К инфекционным болезням животных, имею­щим тенденцию к панзоотиям, относятся ящур, чума крупного рогатого скота, свиней и птиц, бруцеллез, бешенство крупно­го рогатого скота и др.

Болезнь растений - это нарушение нормального обмена веществ, клеток органов и целого растения под влиянием фи-топатогена или неблагоприятных условий среды, приводящее к снижению продуктивности растений или к полной их гибели.

Фитопатоген - возбудитель болезни растений, выделяет биологически активные вещества, губительно действующие на обмен веществ, поражая корневую систему и нарушая поступ­ление питательных веществ.

Для оценки масштабов заболеваний растений применяют такие понятия, как "эпифитотия" и "панфитотия".

Эпифитотия - распространение инфекционных болезней на значительные территории в течение определенного времени.

Панфитотия - массовые заболевания, охватывающие не­сколько стран или континентов.

III. Чрезвычайные ситуации техногенного характера весьма разнообразны как по причинам их возникновения, так и по масштабам. По характеру явлений они подразделяются на 6 основных групп - это аварии на:

1) химически опасных объектах (ХОО);

2) радиационно опасных объектах (РОО);

3) пожаро- и взрывоопасных объектах;

4) гидродинамически опасных объектах;

5) транспорте (железнодорожном, автомобильном, воздуш­
ном, водном, метро);

6) коммунально-энергетических сетях.

1. Химическая авария - это выбросы сильнодействующих
ядовитых веществ, которые могут произойти при повреждени­
ях и разрушениях емкостей при хранении, транспортировке
или переработке этих веществ. Кроме того, некоторые неток­
сичные вещества в определенных условиях (взрыв, пожар) в
результате химической реакции могут образовать СДЯВ. В
случае аварии происходит заражение не только приземного
слоя атмосферы, но и водных источников, продуктов пита­
ния, почвы.

Главный поражающий фактор при авариях на ХОО - хи­мическое заражение приземного слоя атмосферы, приводящее к поражению людей, находящихся в зоне действия СДЯВ. Его масштабы характеризуются размерами зон заражения. Разли­чаются следующие зоны: смертельных токсодоз, выводящих из строя и пороговых токсодоз.

2. Радиационная авария - происшествие, приводящее к
выходу (выбросу) радиоактивных продуктов и ионизирующих
излучений за предусмотренные проектом пределы (границы) в
количествах, превышающих установленные нормы безопас­
ности.

Радиационное воздействие на персонал и население в зоне радиоактивного загрязнения характеризуется величинами доз внешнего и внутреннего облучения людей. Под внешним по-

Гл. 9. Чрезвычайные ситуации мирного и военного времени

9.1. Общие сведения и классификация чрезвычайных ситуаций 181

Нимается прямое облучение человека от источников ионизиру­ющего излучения, расположенного вне его тела, главным об­разом от источников у-излучения и нейтронов. Внутреннее облучение происходит за счет ионизирующего излучения от источников, находящихся внутри человека. Эти источники образуются в критических (наиболее чувствительных) органах и тканях. Внутреннее облучение происходит за счет источни­ков а-, р- и у-излучения.

3. Аварии на пожаро- и взрывоопасных объектах, связанные
с сильными взрывами и пожарами, могут привести к тяжелым
социальным и экономическим последствиям. Вызываются
они в основном взрывами емкостей и трубопроводов с легко­
воспламеняющимися и взрывоопасными жидкостями и газа­
ми, коротким замыканием электропроводки, взрывами и воз­
горанием некоторых веществ и материалов. Пожары при про­
мышленных авариях вызывают разрушения сооружений из-за
сгорания или деформации их элементов от высоких температур.

4. При авариях на гидродинамически опасных объектах, к
которым относятся гидротехнические сооружения напорного
типа, опасно разрушение плотин. При прорыве плотин обра­
зуется волна прорыва, разрушительное действие которой за­
ключается главным образом в движении больших масс воды с
высокой скоростью и таранного действия всего того, что пере­
мещается вместе с водой (камни, доски, бревна, различные
конструкции).

Высота и скорость волны прорыва зависят от гидрологи­ческих и топографических условий реки. Например, для рав­нинных районов скорость волны прорыва может достигать от 3 до 25 км/ч, а в горных и предгорных местах - 100 км/ч. Лесистые участки замедляют скорость и уменьшают высоту волны.

При прорыве плотин значительные участки местности через 15-30 минут обычно оказываются затопленными слоем воды толщиной от 0,5 до 10 м и более. Время, в течение кото­рого территория может находиться под водой, колеблется от нескольких часов до нескольких суток.

5. Аварии на транспорте и коммунально-энергетических
сетях довольно частые явления в нашей жизни, и, к сожале­
нию, их число из года в год увеличивается. На сегодня любой
вид транспорта представляет потенциальную опасность.

На железнодорожном транспорте чаще всего происходит сход подвижного состава с рельсов, столкновения, наезды на

препятствия на переездах, пожары и взрывы непосредственно в вагонах. Нельзя исключать и размывы железнодорожных путей, обвалы, оползни. При перевозке опасных грузов, таких, как газы, легковоспламеняющиеся, взрывоопасные, ядовитые и радиоактивные вещества, могут происходить взрывы и пожары.

Причинами аварий на железнодорожном транспорте явля­ются изношенность путевого и вагонного хозяйства, неис­правности средств сигнализации, централизации и блокиров­ки, ошибки диспетчеров, невнимательность и халатность ма­шинистов.

Одна из основных проблем, связанных с автомобильным транспортом, - обеспечение безопасности движения. Около 75% всех дорожно-транспортных происшествий происходит из-за нарушения водителями правил дорожного движения, причем треть ДТП является следствием плохой подготовки води­телей. Они либо вообще не имеют права на управление транс­портным средством соответствующей категории, либо, более того, водительские удостоверения ими покупаются. Наиболее опасным видом нарушений по-прежнему остается превышение скорости, выезд на полосу встречного движения, управление автомобилем в нетрезвом состоянии.

На воздушном транспорте, несмотря на принимаемые меры, количество аварий и катастроф не уменьшается. К тя­желым последствиям приводят разрушения отдельных кон­струкций самолета, отказ двигателя, нарушение работы систем управления, электропитания, связи, пилотирования, недо­статок топлива или его низкое качество, перебои в жизнеобес­печении экипажа и пассажиров.

На водном транспорте большинство крупных аварий и ка­тастроф происходят под воздействием ураганов, штормов, ту­манов, льдов, а также по вине людей -капитанов, лоцманов и членов экипажа. Половина происшествий на реках и морях - следствие неумелой эксплуатации транспорта, неправильное расположение грузов, плохое их крепление и т.д. Все это ведет к столкновениям и опрокидываниям судов, посадке их на мель, взрывам и пожарам на борту.

6. Аварии на коммунально-энергетических сетях в нашей жизни стали обыденным явлением. В 2002-2003 гг. зимой замерзали целые города. Из-за старения оборудования, кор­розии и ветхости труб, деформации почвы разрывы на водо­проводных, канализационных сетях и трубопроводах оказа-

Гл. 9. Чрезвычайные ситуации мирного и военного времени

лись настоящим бичом для работников жилищно-коммуналь­ных служб.

При планировании мероприятий по борьбе с авариями надо учитывать, что в своем развитии они проходят пять ха­рактерных этапов:

Накопление отклонений от нормального процесса;

Инициирование аварии;

Развитие аварии, во время которой оказывается воздейст­
вие на людей, природную среду и объекты народного хо­
зяйства;

Проведение спасательных и других неотложных работ,

Восстановление жизнедеятельности после ликвидации пос­
ледствий аварии.

В связи с тем что количество аварий имеет тенденцию к увеличению из года в год, аварийно-спасательные службы, команды спасателей, формирования МЧС и ГО должны нахо­диться в готовности к выполнению задач по ликвидации не­предвиденных ситуаций.

ГУ. Чрезвычайные ситуации экологического характера весьма разнообразны и практически охватывают все стороны жизни и деятельности человека. Это связано с широким спектром ис­точников данной ЧС.

По характеру явлений экологические ЧС подразделяются на четыре основные группы, которые характеризуются изменением:

Состояния суши (деградация почв, эрозия, опустынивание);

Свойств воздушной среды (потепление климата, недостаток
кислорода, вредные вещества, кислотные дожди, шумы, на­
рушение озонового слоя);

Состояния гидросферы (истощение и загрязнение рек,
морей и океанов);

Состояния биосферы (зоны Земли - включая верхнюю ли­
тосферу и нижнюю часть атмосферы).

Похожая информация.

Свойства воды и глобальный водообмен.

Гидросфера играет важнейшую роль в поддержании относительно неизменного климата на планете, поскольку она выполняет следующие важнейшие функции:

§ выступает как глобальный аккумулятор тепла в экосистеме Земли (теплоемкость воды в 3300 раз выше, чем у воздуха, поэтому поверхностные океанические воды - главный накопитель и распределитель солнечной энергии, обеспечивающий постоянство средней планетарной температуры атмосферы);

§ продуцирует почти половину всего кислорода атмосферы за счет фитопланктона, обитающего в Мировом океане.

Водная среда используется человеком для лова рыбы и других морепродуктов, сбора растений, добычи из руды подводных залежей (марганца, никеля, кобальта) и добычи нефти на шельфе, перевозки грузов и пассажиров. В производственной и хозяйственной деятельности человек применяет воду для очистки, мытья, охлаждения оборудования и материалов, полива растений, гидротранспортировки, обеспечения специфических процессов, например, выработки электроэнергии и т.п.

Природные воды подразделяют на два больших класса: пресные и соленые. Пресной называют воду, в 1 кг которой содержится не более 1 г солей. Остальные природные воды относят к солёным, на долю которых приходится 97,5% всего мирового запаса воды.

Концентрация растворенных в воде солей определяет степень ее солености (жесткости). В океанических водах концентрация растворенных веществ в среднем в 175 раз превышает таковую в водах рек и озер (из этого не следует, что не может быть сильно опресненных морских вод и сильно засоленных озерных и даже речных вод).

Несмотря на огромные запасы природных вод на Земле лишь незначительная часть их оказывается доступной и пригодной для практического использования. Это, прежде всего, пресная вода. Если к ежегодному потреблению человеком пресной воды в 60 т добавить еще 300 т воды, необходимых для удовлетворения других его жизненных потребностей, то годовое потребление пресной воды на одного жителя планеты составит 360 т/г. Из этого следует, что ограниченные единовременные запасы пресной воды могли бы быть исчерпаны в течение 3…4 месяцев. Однако запасы пресной воды на Земле непрерывно пополняются под действием естественных природных сил и прежде всего глобального водообмена.

Глобальный водообмен включает в себя как водообмен в системе океан – материки, когда вода, испаряясь с поверхности океана, переносится ветрами на континенты и с речным стоком снова возвращается в океан, так и локальные круговороты воды в отдельных ландшафтах, когда испарение воды приводит к облачности и выпадению осадков.

Солнечная энергия, затраченная на испарение воды, после выпадения осадков преобразуется в кинетическую энергию рек и ручьев. На указанный процесс затрачивается очень большое количество солнечной энергии, по некоторым оценкам, от 20% до трети того, что Земля получает от Солнца.

Над Мировым океаном осадков выпадает меньше, чем над материками, но для планеты в целом осадки уравновешиваются. Баланс воды между континентами и океанами поддерживается преимущественно стоками. При этом на испарение приходится до 65%, а на поверхностные стоки – до 35% воды, участвующей в кругообороте.

Испарение воды – важнейший процесс в ее кругообороте. Вода испаряется с поверхности как океанов и почвы, так и листьев растений после поглощения корнями. Количество воды, транспирируемой растениями, значительно. Вся наземная растительность отдает в атмосферу за год от 27 до 30% общего количества влаги, получаемой сушей планеты в виде осадков.

Развитие цивилизации изменяет естественный круговорот воды, прежде всего из-за изменения баланса транспирируемой воды, а также образования такого промежуточного звена, как техническое водопотребление. Особая роль в этом процессе принадлежит орошению – искусственному увлажнению почвы и поверхности растений путем подачи воды из водного источника в целях обеспечения растений влагой, промывки почв и регулирования их солевого режима.

70% потребляемой людьми пресной воды используется в земледелии. При этом 60% воды, применяемой для орошения, не доходит до полей.

Общая площадь орошаемых земель мира более 230 млн. га. Орошаемые земли по меньшей мере вдвое продуктивнее неорошаемых: составляя шестую часть обрабатываемых земель, они приносят треть всех урожаев.

Особо следует учитывать, что интенсивность транспирируемой влаги зависит от вида растительности. Так, за вегетационный период с 1га орошаемых земель пшеница транспирирует 6000 т воды, рис – в 4,6 раза больше, а хлопок – в 6,7.

Для экономии воды на орошение необходимо применять прогрессивные методы. Наиболее экономичным и эффективным методом орошения является подпочвенное капельное, когда вода по системе специальных труб, заложенных в толще почвы, подается к корневой системе растений.

Загрязнение гидросферы

Наиболее опасными загрязнителями гидросферы с точки зрения их воздействия на природные экосистемы являются углеводороды (сырая нефть, нефтепродукты), токсичные металлы, хлорированные углеводороды (в первую очередь пестициды), радиоактивные вещества. Из других загрязнителей гидросферы необходимо упомянуть детергенты (моющие средства) и фенолы.

Загрязнение природных вод нефтью и нефтепродуктами. К числу наиболее распространенных и вредных загрязняющих веществ относятся нефть, ежегодное поступление которой в моря и океаны, по данным ООН, достигает 6…7 млн. т. Ожидается дальнейший рост загрязнений нефтью из-за постоянного увеличения объема ее добычи, особенно на континентальном шельфе.

Сырая нефть – это смесь химических веществ, содержащая 200-300 компонентов. Нефть на 50-98% состоит из углеводородов, содержит до 4% серы, до 1% азота и кислорода. Углеводороды нефтей (нефтепродукты) делятся на три группы: алканы (25%); циклоалканы (нафтены) (30-60%); ароматические и полиароматические (ПАУ) (до 5%). Наиболее токсичной частью являются ПАУ. В биосфере содержится несколько десятков ПАУ (всего эта группа содержит более 200 соединений). Наиболее распространен и токсичен 3,4-бенз(а)пирен (БП) (кроме него антрацен, пирен, хризен и др.). Фоновый уровень ПАУ - 1нг/л, в Балтийском море - 100 нг/л. Особенно высок уровень содержания ПАУ в донных отложениях.

Основные источники нефтяных загрязнений морской среды: транспортные перевозки; вынос реками; промышленные и городские отходы, отходы нефтеперерабатывающих заводов. Существуют и природные источники нефтяных загрязнений. Одним из основных антропогенных источников является морской транспорт, прежде всего танкерный. В мире задействован гигантский танкерный флот общей вместимостью более 120 млн. брутто-регистровых тонн – это свыше трети вместимости всех морских транспортных средств. Сейчас плавают 230 судов грузоподъемностью от 200 до 700 тыс. т каждое. Это представляет колоссальную потенциальную опасность для вод Мирового океана. По известным данным, из-за аварий на танкерах в моря и океаны поступает примерно 5% всей перевозимой нефти. Подсчитано, что если 200 тыс. т нефти попадет в Балтийское море, то оно будет превращено в биологическую пустыню.

Огромное количество нефти попадает в море в результате сброса с судов промывочных, балластных и льяльных (трюмных) вод, а также потерь при погрузке и разгрузке танкеров. По этим причинам в морях и океанах ежегодно оказывается около 3 млн. т нефти. При этом в основном загрязняются территории портов, припортовые акватории, прибрежные районы и районы интенсивного судоходства.

В начале третьего тысячелетия подводные скважины будут давать 50% добываемой в мире нефти. При морской нефтедобыче возможно загрязнение морской среды вследствие аварий, а также мелких утечек нефти (оцениваемых в 0,1 млн. т ежегодно). Очевидно, что этот источник представляет огромную потенциальную опасность, и его роль в формировании нефтяных загрязнений морей и океанов со временем будет увеличиваться.

Источником нефтяных загрязнений вод являются береговая промышленность, и в первую очередь нефтеперерабатывающие заводы. Хотя сточные воды промышленных предприятий очищаются, полной очистки сточных вод от нефти и нефтепродуктов достичь не удается.

Большое количество нефтепродуктов попадает в океанические бассейны из атмосферы. Например, двигатели внутреннего сгорания, которыми оснащены различные транспортные средства, выбрасывают в воздух в год более 50 млн. т различных углеводородов.

Как отмечалось выше кроме техногенных источников, имеются и природные. Естественные выходы нефти образуются в местах ее просачивания из нефтеносных слоев через земную кору. Такие выходы известны у берегов Южной Калифорнии, в Мексиканском и Персидском заливах, Карибском море. Скорость поступления нефти из естественных выходов обычно невелика, поэтому таким путем в моря и океаны попадает сравнительно небольшое количество нефтяных углеводородов, а основную массу загрязнений Мирового океана (более 90%) поставляют источники антропогенного происхождения.

Поля нефтяных загрязнений, формирующие локальные зоны, остаются устойчивыми во времени, поэтому в их распространении огромную роль играют океанические циркуляции. Именно они переносят нефтяные загрязнения в наиболее чистые районы Мирового океана, в том числе и в Северный Ледовитый океан.

Поступившие в воду нефтепродукты деградируют в результате химического, фотохимического и бактериального разложения, а также деятельности некоторых морских организмов и высших растений. Однако «процесс» естественной нейтрализации нефтепродуктов достаточно длителен и может занимать от одного до нескольких месяцев.

Смешиваясь с водой, нефть образует эмульсию двух типов: прямую «нефть в воде» и обратную «вода в нефти». Прямые эмульсии, составленные капельками нефти диаметром до 0,5 мкм, менее устойчивы и характерны для нефти, содержащей поверхностно-активные вещества. При удалении летучих фракций нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые могут сохраняться на поверхности, переноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на дно. Наибольшую опасность по своим последствиям представляют нефтяные пленки, образующиеся на водной поверхности и уменьшающие теплопроводность и теплоемкость верхнего водного слоя. Наличие нефтяной пленки сильно сказывается на процессе испарения. Так, на спокойной воде из-за тонкого слоя нефти испарение уменьшается в 1,5 раза, а при скорости ветра до 6…8 м/с – на 60%, так как пленки служат барьером для молекул воды и снижают аэродинамическую шероховатость водной поверхности. Экспериментально установлено, что за 1 ч с поверхности океана в одну квадратную милю при наличии нефтяной пленки испаряется 45 т воды, в то время как при отсутствии пленки – 97 т. Замедление процесса испарения приводит к тому, что воздушные массы, движущиеся над океаном, слабее насыщаются водяным паром.

В естественных условиях через границу раздела атмосфера – водная поверхность непрерывно происходит обмен кислородом и углекислым газом, интенсивность которого при наличии нефтяной пленки сильно уменьшается. При определенных условиях нефтяные пленки понижают температуру поверхностного слоя воды (не ниже +4°С), что приводит к повышению ее плотности и в результате верхний слой воды погружается в глубину, занося туда нефтяное загрязнение. В мелководных бассейнах поверхностные загрязненные слои могут опускаться на дно и образовывать придонные воды, содержащие значительное количество нефти. Особенно вероятно образование таких загрязненных придонных слоев в период осеннего охлаждения вод.

Таким образом, нефтяные пленки являются тем техногенным фактором, который влияет на формирование и протекание гидрологических и гидрохимических процессов в поверхностных слоях воды морей и океанов.

Нефтяные загрязнения воздействуют и на живые организмы за счет экранирования солнечного излучения и замедления обновления кислорода в воде. В результате перестает размножаться планктон – основной продукт питания морских обитателей. Толстые нефтяные пленки нередко становятся причиной гибели морских птиц. Нефть отрицательно влияет на физиологические процессы, протекающие в живых организмах, вызывают патологические изменения в тканях и органах, нарушает работу ферментативного аппарата, нервной системы.

Особенно опасно загрязнение высокоширотных вод, где из-за низкой температуры нефтепродукты практически не разлагаются и как бы «консервируются» льдами, поэтому нефтяное загрязнение может нанести серьезный ущерб окружающей среде Арктики и Антарктики.

Загрязнение природных вод тяжелыми металлами. В условиях активной антропогенной деятельности загрязнение океанических вод тяжелыми металлами стало особо острой проблемой. Группа тяжелых металлов плотностью выше 4,5 г/см3 объединяет более 30 элементов периодической системы. К наиболее токсичным металлам относят в первую очередь Pb(свинец), Hg(ртуть), Cd (кадмий), As(мышьяк), Zn (цинк), Se(селен), а также, Fe, Al, Сu, Mn, Ni, Co, Sn, Ti, Bi, Mo, V, Ag, Cr, Те. Они широко применяются в различных промышленных производствах, поэтому, несмотря на очистные мероприятия, содержание тяжелых металлов и их соединений в промышленных сточных водах довольно высокое. Большие массы этих соединений поступают в океан через атмосферу.

Основными источниками загрязнения природных вод тяжелыми металлами являются:

Промышленные сбросы;

Атмосферные осадки, в основном дожди (в атмосферу тяжелые металлы попадают в результате сжигания топлив и извержения вулканов; содержание токсичных элементов атмосферного происхождения может достигать 25-100%);

Водный транспорт (корпуса судов покрывают красками, в состав которых входят Hg, As, Cu, Cr, Pb, Zn, Cd для предотвращения обрастания корпусов водорослями и морскими организмами);

Вымывание из почв, в которые тяжелые металлы (ТМ) попадают из удобрений и пестицидов (неорганические удобрения содержат ТМ в виде примесей).

Большой процент ТМ содержится в иле, который является одним из основных органических удобрений. Пестициды также содержат ТМ, которые часто используют в качестве катализаторов процессов их синтеза.

Для морских биоценозов наиболее опасны ртуть, свинец и кадмий, так как они сохраняют токсичность бесконечно долго. Например, ртутьсодержащие соединения (особенно метилртуть) – сильнейшие яды, действующие на нервную систему, представляют угрозу для жизни всего живого. В 50–60-е г. ХХ в. в районе бухты Миномата (Япония) было зарегистрировано массовое отравление, жертвами которого стали десятки тысяч человек, употреблявших в пищу зараженную рыбу. Причиной заражения было предприятие, сбрасывающее ртуть в воду залива.

В Мировой океан в год поступает до 2 млн. т свинца, до 20 тыс. т кадмия и до 10 тыс. т ртути. Наиболее высокие уровни загрязнения имеют прибрежные воды и внутренние моря. Немалую роль в загрязнении Мирового океана играет и атмосфера. Так, до 30% всей ртути и 50% свинца, поступающих в океан ежегодно, переносится через атмосферу. Попав в морскую воду, тяжелые металлы концентрируются главным образом в поверхностной пленке, в придонном осадке и в биоте, тогда как в самой воде они остаются лишь в сравнительно небольших концентрациях. Здесь особо значима поверхностная пленка, которая обычно простирается на глубину 50…500 мкм. Именно в данной области протекают все равновесные процессы массообмена между водой и атмосферой.

Активность накопления различных веществ в живых организмах из окружающей среды выражается соответствующими коэффициентами. Так, отношение содержания вещества в тканях гидробионтов (обитателей водной среды) к концентрации его в воде называется коэффициентом накопления. Например, в дафниях коэффициент накопления метилртути – 4 тыс., в планктоне коэффициент накопления свинца 12 тыс., кобальта – 16 тыс., а меди – 90 тыс. Исследователи говорят, что для любого химического элемента найдется по крайней мере один вид планктона, способный его концентрировать.

Большие количества тяжелых металлов сосредоточиваются в донных осадках. Это подтверждается тем, что концентрация металлов в осадке может быть на несколько порядков выше, чем в воде.

Загрязнение природных вод пестицидами и другими химическими соединениями. Пестициды - это класс синтезированных органических веществ, обладающий токсичными свойствами и подразделяющийся в соответствии с их назначением на группы:

Инсектициды - для уничтожения насекомых;

Гербициды - против сорняков;

Фунгициды - против грибков;

Специфические - против крыс, улиток и т.д.

Количество инсектицидов значительно превышает количество гербицидов.

Исходя из химического состава пестицидов, можно выделить 3 большие группы:

Хлорированные углеводороды;

Фосфорорганические соединения;

Растворимость и устойчивость пестицидов в воде различны. Несмотря на большой вынос пестицидов в гидросферу, их концентрация сравнительно мала:~10-7 % в пресных и~10-9 % в океанских водах. Однако даже такие малые концентрации опасны для жизнедеятельности живых организмов.

Наиболее распространенными среди хлорорганических пестицидов являются:

Ароматические: ДДТ и его метаболиты - ДДД и ДДЕ;

Алифатические и алициклические - линдан или гексахлорциклогексан, гексахлоран;

Хлорированные продукты диенового синтеза.

Все эти соединения относятся к инсектицидам; достаточно устойчивы к разложению, а, следовательно, накапливаются в среде и организмах (особенно в моллюсках, обнаруживаются у дельфинов). К хлорированным углеводородам относят также очень важный класс соединений - полихлорбифенилы (ПХБ). Получают их хлорированием бифенилов.

Анализ хлорсодержащих соединений показал, что все они содержат в качестве примесей тысячные доли диоксинов, т.е. последние образуются как побочные продукты большинства химических производств. Эти различные производные ароматических хлорированных эфиров являются супертоксикантами. ПХБ и диоксины подавляют иммунную систему.

Фосфорорганические пестициды (ФОП) - сложные эфиры фосфорной, тиофосфорной и дитиофосфорной кислот, относятся к инсектицидам. Их достоинством является малая химическая устойчивость.

Детергенты. Это моющие средства, основными компонентами которых являются поверхностно-активные вещества (ПАВ), (добавки - ферменты, отбеливатели, душистые вещества, ингибиторы коррозии и т.д.).

В слабозагрязненных водах концентрация ПАВ колеблется от тысячных до сотых долей мг/л. Концентрируются ПАВ в поверхностной пленке, образуя монослой. ПАВ не относятся к высокотоксичным веществам, их ПДК ~ 0.5-2 мг/л. При этом они чрезвычайно распространены из-за широкого использования в быту и промышленности. Они могут усиливать неблагоприятное влияние других загрязняющих веществ, которые являются токсикантами: повышать их растворимость в воде, образовывать устойчивые эмульсии, например; нефтепродуктов.

Фенолы. Соединения этого класса принято делить на:

Летучие с паром (фенол, крезолы, ксиленолы и т.д.;

Нелетучие (многоатомные, такие как резорцин, пирогаллол и т.д.). Источники фенолов могут иметь природное происхождение - метаболизм водных организмов, деградация органического вещества, и антропогенное, например, антисептики. Содержание фенолов в водах обычно не превышает 20 мкг/л.

Многочисленные упомянутые выше источники загрязнения Мирового океана зачастую удобнее группировать по «средовому» принципу, при котором источники разделяют на три большие группы:

§ морские – суда различного назначения (в т.ч. военные корабли) и другие установки и устройства, эксплуатируемые в морской среде; трубопроводы, установки и устройства, используемые при разведке и разработке природных ресурсов морского дна и его недр;

§ наземные – реки и другие сообщающиеся с морями водные системы, куда загрязняющие вещества попадают в результате сбросов сточных и нагретых вод промышленными предприятиями, либо с грунтовыми водами, загрязнёнными от захоронений особо вредных веществ (в т.ч. радиоактивных отходов), а также различные береговые объекты, осуществляющие сбросы в море;

§ атмосферные – различные промышленные предприятия, транспортные средства и другие объекты, производящие выбросы в атмосферу вредных газообразных отходов, большое количество которых из атмосферы попадает в океанические бассейны.

Установлено, что естественные возможности нейтрализации загрязнений в океане сегодня практически исчерпаны. Общая оценка состояния океана более тревожная, чем оценка состояния атмосферы. Для поддержания экологического баланса морских пространств нашей планеты очень важно международное сотрудничество, в т. ч. для выработки норм современного международного права. Природная среда едина и неделима, изменения ее состояния нельзя ограничить каким-либо определенным пространством. Ни одно государство, каким бы экономическим и научно-техническим потенциалом оно ни обладало, не может решить все проблемы, связанные с сохранением и улучшением состояния окружающей среды. Международная специализация и координирование в науке и технике могут ускорить создание малоотходных технологических процессов и эффективных противозагрязняющих устройств.

Истощение материковых вод.

В общем плане материковые воды обычно подразделяют следующим образом:

Поверхностные,

Почвенные,

Подземные.

Пресные воды распределены на поверхности Земли крайне неравномерно. Так, в Европе и Азии, где проживает 70% населения мира, сосредоточено лишь 39% мировых речных вод. На территории России 82% речного стока приходится на северные районы страны, которые по климатическим условиям малопригодны для развития земледелия и существенно менее заселены, чем южные районы, экономически более развитые, но испытывающие дефицит пресной воды.

Неравномерное распределение осадков и все возрастающее загрязнение гидросферы привели к тому, что во многих странах ощущается нехватка пресной воды.

Происходит истощение самых ценных из доступных человеку источников пресной воды – подземных вод. Истощение верхних горизонтов подземных вод наблюдается в США, Германии, Великобритании, Нидерландах, Японии. Сообщалось об истощении артезианского бассейна под Кубанской равниной. Уровень артезианских вод под Краснодаром ежегодно снижается.

Самое серьезное беспокойство вызывает состояние малых рек. Бесконтрольное использование воды, уничтожение водоохранных лесных полос и осушение верховых болот привели к массовой гибели малых рек. По оценкам биологов Германии, половина нанесенных на географические карты страны ручьев и прудов высохла; 90% родников и болот с бьющими в них ключами больше не существуют.

Однако наиболее ощутимый удар по пресной воде нанесли современные технологии, так как под их воздействием растет загрязнение рек и озер промышленными и бытовыми отходами, токсичными веществами. Только промышленность ежегодно сбрасывает в реки более 160 км3 промышленных стоков – неочищенных или недостаточно очищенных. Они загрязняют свыше 4 тыс. км3 речных вод, т.е. около 10% общего речного стока. В промышленно развитых странах эта цифра достигает 30% и более.

В настоящее время большинство рек мира в своих руслах несут уже не пресную воду, пригодную для водоснабжения населения, а разбавленные сточные воды городов, промышленных предприятий, животноводческих ферм и т.д. В реках вместо чистой воды - сложные растворы и взвеси вредных химических веществ и бактерий.

Необдуманное использование воды, превышающее возможности ее восстановления, а также ее интенсивное загрязнение приводят к превращению в пустыни больших районов континентов. Некогда полноводные чистые реки и озера сплошь и рядом мелеют, в них размножаются сине-зеленые водоросли, и вода становится не пригодной ни для питья, ни для жизни рыб и других водных организмов.

По данным Всемирной организации здравоохранения до 80% всех заболеваний, связанных с качеством среды обитания, результат употребления населением грязной воды.

Почти 2,5 млрд. жителей планеты страдает дизентерией, гепатитом, диареей и другими заболеваниями, связанными с загрязнением воды.

Использование пресных вод

Все отрасли народного хозяйства, которые используют водные ресурсы, подразделяют на две категории:

Водопользователи – это отрасли, которые используют водоемы для различных целей, но безвозвратный водозабор не ведут. К ним относятся гидроэнергетика, водный транспорт, рыбное хозяйство, коммунальные службы хозяйственно-питьевого обеспечения.

Водопотребители – это отрасли, которые берут воду из водоемов, причем часть ее используется безвозвратно. Крупнейшими водопотребителями являются теплоэнергетика (особенно АЭС), сельское хозяйство, а из промышленности – химическая и металлургическая.

Современный город с населением 1 млн. человек потребляет в сутки 300 тыс.м3 воды, из которых 75…80% превращаются в сточные воды.

Существует следующая классификация пресных вод по целевому назначению:

Вода питьевая – вода, в которой бактериологические, органолептические показатели и показатели токсических химических веществ находятся в пределах норм питьевого водоснабжения;

Вода минеральная – вода, компонентный состав которой отвечает лечебным требованиям;

Вода теплоэнергетическая – термальная вода, теплоэнергетические ресурсы которой могут быть использованы в любой отрасли народного хозяйства;

Вода промышленная – вода, компонентного состава и ресурсов которой достаточно для извлечения этих компонентов в промышленных масштабах;

Вода техническая – любая вода, кроме вышеперечисленных, пригодная для использования в народном хозяйстве.

При этом различают следующие виды воды технической:

Хозяйственно-бытовые вода – вода, используемая для бытовых и санитарно-гигиенических целей населением, а также прачечными, банями, столовыми, больницами и т.д.;

Поливная вода – вода, используемая для орошения земель и полива сельскохозяйственных растений;

Технологическая вода - вода, непосредственно контактирующая с продуктами и изделиями и подразделяющаяся, в свою очередь, на средообразующую, промывочную и реакционную (средообразующую используют для растворения и образования пульп, при обогащении и переработке руд, гидротранспорте продуктов и отходов производства; промывочную – для промывки газообразных (абсорбция), жидких (экстракция) и твердых продуктов и изделий, а реакционную – в составе реагентов, при отгонке и аналогичных процессах);

Энергетическая вода – вода, используемая для получения пара и нагревания помещений, оборудования и сред, а также для охлаждения жидких и газообразных продуктов в теплообменных аппаратах, а твердых тел – непосредственно.

Энергетическая вода может быть оборотной и подпиточной (добавочной). Воду весьма часто используют для охлаждения жидких и газообразных продуктов в теплообменных аппаратах. Энергетическая вода не соприкасается с материальными потоками и не загрязняется, а лишь нагревается. В промышленности 65…80% расхода воды потребляется для охлаждения.

Качество воды

Эта характеристика состава и свойств воды определяет пригодность ее для конкретных видов использования. Выделяют следующие показатели воды, регламентированные соответствующими документами:

Органолептические;

Гидрохимические;

Микробиологические;

Определение органолептических показателей обязательно при любом исследовании воды. К ним относятся цветность, запах, вкус и привкус, мутность и пенистость.

Гидрохимические показатели занимают значительное место в совокупности данных о состоянии водного объекта, при этом они могут быть определены полевыми или лабораторными методами. Для полевых методов в России выпускается широкий перечень тест-комплектов, позволяющих выполнить унифицированный анализ непосредственно у водного объекта. В число гидрохимических показателей качества воды, определяемых полевыми методами, входят: водородный показатель (рН), растворенный кислород, минерализация (карбонаты и гидрокарбонаты, сульфаты, хлориды, сухой остаток, общая жесткость, катионы кальция и магния, натрия и калия), биогенные элементы (нитраты, фосфаты, аммоний, нитриты), фториды, общее железо.

Водородный показатель рН - одна из наиболее информативных характеристик. Величина рН в природных водах обусловлена количественным соотношением СО 2 , растворенного в воде, гидрокарбонат- и карбонат-ионов; процессами фотосинтеза (потребление СО 2 водной растительностью) и распада органических веществ; диссоциацией веществ гумусовой природы (болотные воды имеют низкие рН); гидролизом аква-ионов металлов. Величина рН колеблется: в речных водах в интервале 6.5-8.5, в атмосферных осадках - 4.6-6.1; в болотах - 5.5-6.0; в океанских водах - 7.9-8.3; в рудниках и шахтах - ~ 1; в содовых озерах - ~ 10. Величина рН оказывает существенное влияние на форму существования веществ в водных экосистемах.

Интегральная оценка качества воды проводится обычно по гидрохимическим показателям, при их достаточном количестве, и может проводиться несколькими способами.

В общем случае, при наличии данных о нескольких оцениваемых показателях, можно рассчитать сумму приведенных концентраций параметров к ПДК (принцип суммации воздействий). При этом критерием качества воды является значение

где С фi – фактическая концентрация i-го вещества в воде водоема.

При наличии данных о достаточном количестве показателей можно оценить индекс загрязненности воды (ИЗВ), который рассчитывается как сумма приведенных к ПДК фактических значений показателей качества для 6 основных загрязнителей воды:

(3.2)

где С i – среднее значение определяемого показателя за период наблюдений (при гидрохимическом мониторинге это – среднее значение за год); ПДКi – предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества; 6 – строго ограниченное (лимитируемое) число показателей, использующихся для расчета.

В качестве интегральной характеристики загрязненности поверхностных вод используются классы качества воды, которые установлены в зависимости от значения ИЗВ (см. таблицу П.2 Приложения 2).

При расчете ИЗВ в число шести показателей обязательно входят концентрация РК (растворённого кислорода) и значение БПК5, а также еще 4 показателя, являющиеся для данного водоема (воды) наиболее неблагополучными, т.е. имеющие наибольшие относительные концентрации (отношение C i /ПДК i).

Растворенный кислород всегда содержится в природной воде.В принципе все газы, содержащиеся в атмосфере: O 2 , H 2 S, N 2 CO 2 и др. присутствуют в гидросфере. Газообмен (фазовое равновесие) осуществляется через поверхностную пленку. Главными источниками растворенного кислорода (обычное содержание ~ 14 мг/л) являются атмосфера, фотосинтетическая деятельность, дождевые и снеговые воды, пересыщенные кислородом.

Биохимическое потребление кислорода (БПК) дает относительное представление о содержании легко окисляющихся органических веществ и может характеризовать количество органических отходов или качество воды. Для оценки этого параметра определяют кислород, растворенный в пробе, затем ее инкубируют не менее 5 суток в специальной склянке в темноте. В результате жизнедеятельности бактерий кислород затрачивается на окисление имеющихся в воде органических соединений. Убыль растворенного кислорода за определенный промежуток времени и характеризует БПК.

Определение содержания химических токсинов (пестицидов, нефтепродуктов, тяжелых металлов, СПАВ, и др.) повышает качество оценки, однако сопряжено с трудностями, так как для выполнения анализов требуется специальное лабораторное оборудование, сложные методики или приборы, высокая квалификация персонала и пр. Однако оценка качества воды по этой группе показателей или по некоторым из них в ряде случаев возможна, если использовать результаты анализов воды, полученные специальными службами – экологическими, санитарными, рыбохозяйственными и др.

Поверхностная гидросфера

Поверхностные воды охраняют от засорения, загрязнения и истощения. Для предупреждения засорения принимают меры, исключающие попадание в поверхностные водоемы и реки строительного мусора, твердых отходов, остатков лесосплава и других предметов, негативно влияющих на качество вод, условия обитания рыб и др. Истощение поверхностных вод предотвращают путем строгого контроля за минимально допустимым стоком вод.

Важнейшая и наиболее сложная проблема - защита поверхностных вод от загрязнения. С этой целью предусматриваются следующие экозащитные мероприятия:

Развитие безотходных и безводных технологий; внедрение систем оборотного водоснабжения;

Очистка сточных вод (промышленных, коммунально-бытовых и др.);

Закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты;

Очистка и обеззараживание поверхностных вод, используемых для водоснабжения и других целей.

Главный загрязнитель поверхностных вод - сточные воды, поэтому разработка и внедрение эффективных методов очистки сточных вод представляется весьма актуальной и экологически важной задачей. Наиболее действенным способом защиты поверхностных вод от загрязнения их сточными водами является разработка и внедрение безводной и безотходной технологии производства, начальным этапом которой является создание оборотного водоснабжения.

При организации системы оборотного водоснабжения в нее включают ряд очистных сооружений и установок, что позволяет создать замкнутый цикл использования производственных и бытовых сточных вод.

При таком способе водоподготовки сточные воды все время находятся в обороте и попадание их в поверхностные водоемы полностью исключено.

Ввиду огромного многообразия состава сточных вод существуют различные способы их очистки: механический, физико-химический, химический, биологическим и др. В зависимости от степени вредности и характера загрязнений очистка сточных вод может производиться каким-либо одним способом или комплексом методов (комбинированный способ). В процессе очистки предусматривают обработку осадка (или избыточной биомассы) и обеззараживание сточных вод перед сбросом их в водоем.

При механической очистке из производственных сточных вод путем процеживания, отстаивания и фильтрования удаляются до 90 % нерастворимых механических примесей различной степени дисперсности (песок, глинистые частицы, окалину и др.), а из бытовых сточных вод - до 60 %. Для этих целей применяют решетки, песколовки, песчаные фильтры; отстойники различных типов. Вещества, плавающие на поверхности сточных вод (нефть, смолы, масла, жиры, полимеры и др.), задерживают нефте - и маслоловушками и другого вида уловителями либо выжигают.

Химические и физико - химические методы очистки наиболее эффективны для очистки производственных сточных вод.

К основным химическим способам относят нейтрализацию и окисление. В первом случае для нейтрализации кислот и щелочей в сточные воды вводят специальные реагенты (известь, кальцинированную соду, аммиак), во втором - различные окислители. С их помощью сточные воды освобождаются от токсичных и других компонентов.

При физико - химической очистке используются:

Коагуляция - введение в сточные воды коагулянтов (солей аммония, железа, меди, шламовых отходов и пр.) для образования хлопьевидных осадков, которые затем легко удаляются;

Сорбция - способность некоторых веществ (бентонитовые глины, активированный уголь, цеолиты, силикагель, торф и др.) поглощать загрязнение. Методом сорбции возможно извлечение из сточных вод ценных растворимых веществ и последующая их утилизация;

Флотация - пропуск через сточные воды воздуха. Газовые пузырьки захватывают при движении вверх поверхностно - активные вещества, нефть, масла, другие загрязнения и образуют на поверхности воды легко удаляемый пенообразный слой.

Для очистки коммунально - бытовых промстоков целлюлозно-бумажных, нефтеперерабатывающих, пищевых предприятий широко используют биологический (биохимический) метод. Метод основан на способности искусственно вселяемых микроорганизмов использовать для своего развития органические и некоторые неорганические соединения, содержащиеся в сточных водах (сероводород, аммиак, нитриты, сульфиды и т. д.). Очистку ведут с помощью естественных (поля орошения, биологические пруды и др.) и искусственных методов (аэротенки, метатенки, биофильтры).

В последние годы активно разрабатываются новые эффективные методы, способствующие экологизации процессов очистки сточных вод:

Электрохимические методы, основанные на процессах анодного окисления и катодного восстановления, электрокоагуляции и электрофлотации;

Мембранные процессы очистки (ультрафильтры, электродиализ и др.);

Магнитная обработка, позволяющая улучшить флотацию взвешенных частиц;

Радиационная очистка воды, позволяющая в кратчайшие сроки подвергнуть загрязняющие вещества окислению, коагуляции и разложению;

Озонирование, при котором в сточных водах не образуется веществ, отрицательно воздействующих на естественные биохимические процессы;

Внедрение новых селективных типов сорбентов для избирательного выделения полезных компонентов из сточных вод с целью вторичного использования, и др.

Известно, что значительную роль в заражении водных объектов играют пестициды и удобрения, смываемые поверхностным стоком с сельскохозяйственных угодий. Для предотвращения попадания загрязняющих стоков в водоемы необходим комплекс мероприятий, включающих:

1) соблюдение норм и сроков внесения удобрений и ядохимикатов;

2) очаговую и ленточную обработку пестицидами вместо сплошной;

3) внесение удобрений в виде гранул и по возможности вместе с поливной водой;

4) замену ядохимикатов биологическими способами защиты растений, и т. д.

Очень сложна утилизация животноводческих стоков, губительно действующих на водные экосистемы. В настоящее время наиболее экономичной признана технология, при которой вредные стоки разделяют с помощью центрифугирования на твердую и жидкую фракции (Яковлев, 1991 г.). При этом твердая часть превращается в компост и ее вывозят на поля. Жидкая часть (навозная жижа) концентрацией до 18 % проходит через реактор (рис. 2) и превращается в гумус. При разложении органики выделяются метан, двуокись углерода и сероводород. Энергию этого биогаза используют для производства тепла и энергии.

Рисунок 2. Схема утилизации компонентов, содержащихся в стоках животноводческого комплекса. 1 - колодец для навозной жижи; 2 - насос; 3 - биогазовый реактор; 4 - отработанный осадок; 5 - биогаз; 6 - хранилище биогаза; 7 - газовая горелка; 8 - тепловая энергия; 9 - электроустановка; 10 - электроэнергия; 11 - тепловая энергия.

Одним из перспективных способов уменьшения загрязнения поверхностных вод является закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты через систему поглощающих скважин (подземное захоронение). При этом способе отпадает необходимость в дорогостоящей очистке и обезвреживании сточных вод и в сооружении очистных сооружений.

Однако, по мнению многих ведущих специалистов, данный метод целесообразен для изоляции лишь небольших количеств высокотоксичных сточных вод, не поддающихся очистке существующими технологиями.

Среди водоохранных проблем одной из важнейших является разработка и внедрение эффективных методов обеззараживания и очистки поверхностных вод, используемых для питьевого водоснабжения.

Недостаточно очищенные питьевые воды опасны как с экологической, так и с социальной точек зрения.

Начиная с 1896 г. и до настоящего времени метод обеззараживания воды хлором является в нашей стране наиболее распространенным способом борьбы с бактериальным загрязнением. Однако оказалось, что хлорирование воды несет в себе серьезную опасность для здоровья людей. Исключить этот опасный для здоровья людей эффект и добиться снижения содержания канцерогенных веществ в питьевой воде возможно путем замены первичного хлорирования на озонирование или обработку ультрафиолетовыми лучами, а также и применением безреагентных методов предочистки на биологических реакторах.

Следует заметить, что обработка воды озоном или ультрафиолетовыми лучами практически полностью вытеснила хлорирование на станциях очистки воды во многих странах Западной Европы. В нашей стране применение этих экологически эффективных технологий ограничено из-за высокой стоимости переоборудования водоочистных станций.

Современная технология очистки питьевой воды от других экологически опасных веществ - нефтепродуктов, СПАВ, пестицидов, хлорорганических и других соединений основывается на использовании сорбционных процессов с применением активированных углей или их аналогов - графитминеральиых сорбентов.

Все большее значение в охране поверхностных вод от загрязнения и засорения приобретают агролесомелиорация и гидротехнические мероприятия. С их помощью можно предотвращать заиление и зарастание озер, водохранилищ и малых рек, а также образование эрозии, оползней, обрушение берегов и т. д. Выполнение комплекса этих работ позволит уменьшить загрязненный поверхностный слой и будет способствовать чистоте водоемов. В этой связи огромное значение придается снижению процессов эвтрофикации водоемов, в частности водохранилищ таких гидротехнических каскадов, как Волго - Камский, и др.

Важную защитную функцию на любом водном объекте выполняют водоохранные зоны. Ширина водоохраной зоны рек может составлять от 0,1 до 1,5-2,0 км, включая пойму реки, террасы и склон коренного берега. Назначение водоохраной зоны - предотвратить загрязнение, засорение и истощение водного объекта. В пределах водоохранных зон запрещается распашка земель, выпас скота, применение ядохимикатов и удобрений, производство строительных работ и др.

Поверхностная гидросфера органично связана с атмосферой, подземной гидросферой, литосферой и с другими компонентами окружающей природной среды. Учитывая неразрывную взаимосвязь всех ее экосистем, невозможно обеспечить чистоту поверхностных водоемов и водотоков без защиты от загрязнения атмосферы, почв, подземных вод и др.

Для защиты поверхностных вод от загрязнения в ряде случаев необходимо идти на радикальные меры: закрытие или перепрофилирование загрязняющих производств, полный перевод сточных вод на замкнутый цикл водопотребления и т. д.

Подземная гидросфера

Основные мероприятия по защите подземных вод, проводимые в настоящее время, заключаются в предотвращении истощения запасов подземных вод и защите их от загрязнения. Как и для поверхностных вод, эта большая и сложная проблема может быть успешно решена лишь в неразрывной связи с охраной всей окружающей природной среды.

Для борьбы с истощением запасов пресных подземных вод, пригодных для целей питьевого водоснабжения, предусматривают различные меры, в том числе: регулирование режима водоотбора подземных вод; более рациональное размещение водозаборов по площади; определение величины эксплуатационных запасов как предела их рационального использования; введение кранового режима эксплуатации самоизливающихся артезианских скважин.

В последние годы для предупреждения истощения подземных вод все чаще применяют искусственное пополнение их запасов путем перевода поверхностного стока в подземный. Пополнение осуществляется путем инфильтрации (просачивания) воды из поверхностных источников (реки, озера, водохранилища) в водоносные пласты. Подземные воды получают при этом дополнительное питание, что позволяет увеличивать производительность водозаборов без истощения естественных запасов.

Меры борьбы с загрязнением подземных вод подразделяют на:

1) профилактические и 2) специальные, задача которых локализовать или ликвидировать очаг загрязнения.

Ликвидировать очаг загрязнения, т. е. извлечь из подземных вод и горных пород загрязняющие вещества, весьма сложно, на это могут уйти многие годы. Поэтому профилактические меры являются главными в природоохранных мероприятиях. Предотвратить загрязнение подземных вод можно различными путями. Для этого совершенствуют методы очистки сточных вод, чтобы исключить попадание загрязненных стоков в подземные воды. Внедряют производства с бессточной технологией, тщательно экранируют чаши бассейнов с промышленными стоками, снижают опасные газодымовые выбросы на предприятиях, регламентируют использование пестицидов и удобрений на сельскохозяйственных работах и т. д.

Важнейшей мерой предупреждения загрязнения подземных вод в районах водозаборов является устройство вокруг них зон санитарной охраны.

Зоны санитарной охраны (ЗСО) - это территории вокруг водозаборов, создаваемые для исключения возможности загрязнения подземных вод. Состоят они из трех поясов. Первый пояс (зона строгого режима) включает территорию на расстоянии 30-50 м от водозабора. Здесь запрещается присутствие посторонних лиц и проведение каких-либо работ, не связанных с эксплуатацией водозабора. Второй пояс ЗСО предназначен для защиты водоносного горизонта от бактериальных (микробных) загрязнений, а третий - от химических загрязнений. Границы поясов определяются специальными расчетами. На их территории запрещается размещение любых объектов, могущих вызвать химическое или бактериальное загрязнения (шламохранилища, животноводческие комплексы, птицефабрики и т. д.). Запрещается также использование минеральных удобрений и пестицидов, промышленная рубка леса. Ограничивается или запрещается и другая производственная и хозяйственная деятельность человека.

Специальные мероприятия по защите подземных вод от загрязнения направлены на перехват загрязненных вод с помощью дренажа, а также на изоляцию источников загрязнения от остальной части водоносного горизонта. Весьма перспективным в этом отношении является создание искусственных геохимических барьеров, основанных на переводе загрязняющих веществ в малоподвижные формы. Для ликвидации локальных очагов загрязнения ведут длительные откачки загрязненных подземных вод из специальных скважин.

Мероприятия по защите подземных вод от истощения и загрязнения проводятся в общем комплексе природоохранных мер.

Общая характеристика загрязнений сточных вод. Термин «сточные воды» объединяет различные по происхождению, составу и свойствам воды, которые после использования человеком получили дополнительные загрязнения и изменили свое качество.

По своей природе загрязнения сточных вод подразделяют на органические, неорганические и биологические. Согласно классификации Л.А. Кульского, все примеси сточных вод, независимо от их природы, разделены на четыре группы (табл. 3.1).

Таблица 3.1

Основные группы примесей по фазово-дисперсионному состоянию

На рис. 3.1 приведены основные методы очистки сточных вод, эффективное использование которых позволяет обеспечить защиту гидросферы.

Механические методы очистки. Выделение нерастворимых примесей основано на двух различных принципах:

1) под действием силы тяжести и/или центробежных сил (зависит от размера и удельной массы частиц). Центробежные силы усиливают разделение. На этом принципе основана предварительная (грубая) очистка сточных вод. Степень очистки от 40% до70% (с предварительной реагентной обработкой эффективность извлечения примесей возрастает до 90%);

Рис. 3.1.

2) фильтрование и процеживание, когда вода, содержащая примеси, пропускается через фильтрующий материал, проницаемый для жидкости и непроницаемый для твердых частиц. Данный метод используют для глубокой очистки (доочистки) сточных вод. Степень очистки достигает 99%. Процесс сопровождается большими затратами энергии.

Самостоятельно механические методы очистки могут применяться, если объем сточных вод много меньше объема водоема, либо когда по требованиям производства очищенные механическим способом промышленные воды могут быть использованы в технологических процессах на предприятии (заводской или цеховой водообо- рот). На рис. 3.2 представлены основные аппараты, которые используются для механической очистки сточных вод.

1. Отстаивание является самым простым, наименее энергоемким и дешевым методом выделения из сточных вод взвешенных веществ с плотностью, отличной от плотности воды. Для успешного разделения необходимо создание в очистном сооружении ламинарного режима течения жидкости. Под действием силы тяжести частицы загрязнений оседают на дно сооружения или всплывают на его поверхность. Применение гидроциклонов и центрифуг повышает эффективность разделения.

Рис. 3.2.

Для очистки бытовых сточных вод, перед отстойниками обычно размещают:

• решетки и сита, которые предназначены для задержания крупных загрязнений, преимущественно органического происхождения;
• песколовки, которые служат для улавливания примесей минерального происхождения, главным образом песка. Задерживают частицы диаметром более 0,25 мм.

Песколовки необходимо проектировать при пропускной способности очистных сооружений свыше 100 м 3 /сутки.

Вертикальные отстойники - это, как правило, цилиндрические (или квадратные в плане) резервуары с коническим днищем диаметром до 10 м и производительностью до 3000 м 3 /сутки. Движение осветленной воды в отстойниках происходит в вертикальном направлении - снизу вверх. Взвешенные частицы оседают в восходящем потоке воды. Расчетная скорость восходящего потока не должна превышать 0,5-0,6 мм/с; высота зоны осаждения обычно составляет 4-5 м. Сбор осветленной воды осуществляется с помощью периферийных или радиальных желобов через водослив. Осадок, выпавший в иловую часть отстойника, удаляется по иловой трубе. Объем иловой части рассчитывается на двухсуточный объем осадка. Уклон конической части днища отстойника принимается не менее 45-50° для обеспечения сползания осадка.

Достоинством вертикальных отстойников является простота их конструкции и удобство в эксплуатации, недостатком - большая глубина сооружений, что ограничивает их максимальный диаметр 9 м, невысокая эффективность осветления.

Эффективность осветления сточных вод в вертикальных отстойниках невысокая (обычно не превышает 40% по снятию взвешенных веществ), что на 10-20% ниже, чем в горизонтальных и радиальных отстойниках.

Вертикальные отстойники применяются в качестве первичных в общезаводских очистных сооружениях.

Горизонтальные отстойники - прямоугольные резервуары с глубиной зоны осаждения (Н) равной 1,5-4,0 м, длиной 8-12 Н (иногда до 20 Н), с шириной коридора 3-6 м. Удаление осадка из них осуществляется гидравлическим методом или движущимися скребками. Равномерное распределение сточной воды по ширине отстойника производится с помощью поперечного лотка с водосливом или дырчатой перегородки. Для задержания плавающих веществ у выхода из отстойника устанавливают перегородку, погруженную в воду на 0,25 м.

Горизонтальная скорость движения воды в отстойнике обычно не превышает 10-12 мм/с, а для сточных вод, содержащих хлопья гидрооксидов алюминия и железа, составляет 3-5 мм/с; продолжительность отстаивания воды 1-3 ч. При коагуляционной очистке сточных вод эти отстойники снабжают встроенными камерами хлопье- образования.

Достоинствами горизонтальных отстойников являются их относительно высокий коэффициент использования объема {К = 0,5) и достигаемый эффект осветления - 50-60%, а также возможность их компактного размещения с другими очистными сооружениями. Недостатками являются: неудовлетворительная надежность работы используемых в них механизмов для сгребания осадков тележечного или цепного типа, особенно в зимний период; капитальные затраты на строительство горизонтальных отстойников выше, чем для радиальных, за счет более высокого (на 30-40%) расхода железобетона на единицу строительного объема.

Радиальные отстойники - это обычно круглые в плане резервуары диаметром до 60 м (иногда более 100 м), вода в которых движется по радиусу от центра к периферии. Скорость движения воды переменная: в центре - максимальная, а на периферии минимальная. Сточная вода через центральное разделительное устройство поступает в отстойник, а осветленная вода собирается в круговой периферийный желоб. Радиальные отстойники оборудуются подвижными фермами с центральным или периферическим приводом. Глубина проточной части отстойника составляет 1,5-5 м, а отношение диаметра к глубине - от 6 до 30 м. Продолжительность пребывания сточной воды в отстойнике 1,5-2 ч. Эффективность осветления 50- 55%. У них достаточно большая производительность.

Достоинства радиальных отстойников - круглая в плане форма, которая позволяет уменьшить необходимую толщину стеновых панелей за счет применения высокопрочной предварительно напряженной арматуры, что сокращает их удельную материалоемкость. Вращающаяся ферма обеспечивает простоту их эксплуатации. Существенный недостаток радиальных отстойников - повышенная скорость в зоне выпуска воды, что приводит к неэффективному использованию значительной части объема отстойника. Этот недостаток в значительной мере устранен в радиальных отстойниках с периферийной подачей сточной воды. Сбор осветленной воды осуществляется с помощью кольцевого лотка, расположенного в центре отстойника. Такая конструкция отстойника позволяет в 1,3-1,5 раза повысить его пропускную способность.

Тонкослойные отстойники отличаются малой глубиной осаждения. Применение тонкослойных отстойников может позволить увеличить расход воды пропорционально числу элементарных осветлителей (числу ярусов), либо пропорционально уменьшить габариты исходного осветлителя.

По схеме движения воды и осадка тонкослойные отстойники подразделяют на отстойники:

• с перекрестной схемой - выделенный осадок движется перпендикулярно движению осветляемого потока воды (наиболее рациональная конструкция);
• противоточной схемой - выделенный осадок удаляется в направлении, противоположном движению осветляемого потока воды;
• прямоточной схемой - выделенный осадок удаляется в направлении, совпадающем с направлением осветляемого потока воды. По конструкции тонкослойные отстойники подразделяются на

трубчатые и пластинчатые. Рабочим элементом трубчатого отстойника является трубка диаметром 2,5-5 см, длиной 60-100 см. Наклон трубок составляет от 5 до 60°. Аппараты с малым наклоном трубы работают в периодическом режиме, а с большим наклоном - в непрерывном. Вода подается снизу вверх. Равномерность подачи и распределения сточной воды по сечению трубок и ламинарность потока воды в трубках обуславливают эффективность осветления сточных вод в трубчатых тонкослойных отстойниках. Осадок сползает по наклонным плоскостям вниз и удаляется. Трубчатые отстойники применяются при производительности до 170 тыс. м 3 /сутки.

Пластинчатые тонкослойные отстойники состоят из ряда параллельно установленных наклонных пластин. Вода в отстойнике движется параллельно пластинам. Такие отстойники перспективны для использования в качестве вторичных осветлителей.

Достоинство тонкослойных отстойников заключается в их экономичности из-за небольшого объема и возможности использования пластмасс, что упрощает их изготовление, уменьшает массу и снижает стоимость. Возможность реконструкции существующих отстойников путем установки трубчатых или пластинчатых - также важное преимущество. Недостатки - требовательны к равномерности подачи сточной воды, сложно удалить осадок с полок.

2. Разделение в поле центробежных сил. Для выделения взвешенных веществ в поле центробежных сил могут применяться открытые, напорные, многоярусные гидроциклоны и центрифуги. Существенным преимуществом открытых гидроциклонов перед напорными являются большая производительность и небольшие потери напора, обычно не превышающие 0,5 м. Применяются они, главным образом, для выделения из сточных вод тяжелых примесей с гидравлической крупностью не менее 5 мм/с и при расходе сточных вод не менее 200 м 3 /ч на один аппарат. К подобным сточным водам относятся окалиносодержащие сточные воды прокатных цехов. Вода подается тангенциально в цилиндрическую часть аппарата.

Открытые гидроциклоны нередко работают в комплексе с другими сооружениями для механической очистки производственных сточных вод, являясь первой ее ступенью

В напорном гидроциклоне струя обрабатываемой жидкости поступает через тангенциальный патрубок в цилиндрическую часть и получает вращательное движение. Конструктивные размеры напорных гидроциклонов подбираются в зависимости от расхода сточных вод, концентрации и свойств содержащихся в ней примесей. При необходимости более глубокой очистки сточных вод применяют последовательную работу гидроциклонов различных типоразмеров.

Для разделения сточных вод, состоящих из двух и более фаз, суспензий (жидкость - твердое вещество), эмульсий (жидкость - жидкость) и аэрозолей (газ - твердое вещество или газ - жидкость), применяют метод центрифугирования. Процесс разделения систем происходит под действием центробежных сил и позволяет получить любую степень разделения.

Степень очистки от взвешенных веществ достигает 70-90%, а с применением высокомолекулярных электролитов эффективность центрифугирования составляет 85-99%.

3. Фильтрование. При фильтровании сточные воды проходят через пористый материал, который задерживает твердые частицы и не задерживает жидкость (фильтрат).

Фильтрование воды происходит под действием разности давлений на входе в фильтр и на выходе из него и может протекать при атмосферном давлении, при повышенном давлении (напорное фильтрование) и под вакуумом.

Физико-химические методы очистки. Основными методами физико-химической очистки производственных сточных вод являются нейтрализация, химическое осаждение, восстановление, окисление, коагуляция, флотация.

• 1. Нейтрализация. Применяются следующие способы нейтрализации:
  • взаимная нейтрализация кислых и щелочных сточных вод;
  • нейтрализация реагентами (растворы кислот, негашеная известь, гашеная известь, кальцинированная сода, каустическая сода, аммиак);
  • фильтрование через нейтрализующие материалы (известь, известняк, доломит, магнезит, обожженный магнезит, мел).
• 2. Химическое осаждение. Химическое осаждение сводится к связыванию ионов в малорастворимые соединения. Выбор осадителя зависит от произведения растворимости образуемых соединений (минимальное значение), стоимости и доступности реагента. Наиболее дешевый способ - перевод ионов тяжелых металлов в гидроксиды соответствующих металлов известкованием, обычно применяют 5% раствор известкового молока. Применение сульфида натрия приводит к образованию более труднорастворимых соединений, чем гидроксиды.

При превышении pH выше оптимального может происходить растворение гидроксидов, особенно это характерно для гидроксидов цинка. При последовательном применении гидрокарбоната натрия и едкого натрия образуются труднорастворимые соединения цинка ZnC0 3 Zn(OH) 2 Н 2 0 или меди Си(0Н) 2 С0 3 .

3. Окисление: хлорирование, озонирование, перекись водорода, фотохимия.

Хлорирование. При введении в воду хлор гидролизуется, образуя хлорноватистую и соляную кислоту:

С1 2 + Н 2 0НОС1 + НС1.

При pH более 4 хлорноватистая кислота диссоциирует на ион гипохлорита (ОСГ) и ион водорода, максимальное количество гипохлорита образуется в щелочной среде при pH более 9. Например, в щелочной среде гипохлорит окисляет токсичные цианиды(СЫ _) в цианаты (CNO -):

CNT + ОСГ -> CNO“ + СГ.

Хлорирование - основной способ очистки питьевой воды. Озонирование - метод дорогой, требующий значительных затрат электроэнергии. Он вызывает коррозию металла, поэтому аппаратура должна быть изготовлена из нержавеющей стали и алюминия. Озон и его водные соединения разрушают сталь, чугун, медь, резину, эбонит.

Однако озон позволяет разрушать загрязнения, которые не подвергаются биохимическому окислению. Озон эффективен при очистке сточных вод от органических соединений, цианидов, сероводорода, сернистых соединений, нефтепродуктов, марганца, углеводородов. Процесс прост в аппаратурном оформлении, возможна полная автоматизация процесса, продукты окисления нетоксичны. К преимуществам озонирования относятся: образование незначительного количества осадка, отсутствие образования дополнительных примесей в обрабатываемой воде, производство окислителя на месте, возможность полной автоматизации.

Окисление воздухом, перекисью водорода. Технический кислород, кислород воздуха и перекись водорода также могут применяться для окисления фенолов, цианидов, роданидов, сероводорода и других примесей. В частности, для окисления сульфидных сточных вод целлюлозных, нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов кислород применяется более широко, чем хлорсодержащие реагенты.

4. Коагуляция. Присутствие тонкодисперсных загрязняющих веществ затрудняет отделение твердой фазы от жидкой, например при отстаивании. Процесс дестабилизации тонкодисперсных систем с применением солей поливалентных металлов и образованием хлопьев называется коагуляцией. Процесс коагуляции сопровождается сорбцией загрязняющих веществ на поверхности хлопьев коагулянтов, имеющих минимальный изокинетический потенциал.

Применяют следующие виды коагуляции.

Взаимная коагуляция золя с помощью регулирования режима нейтрализации. Этот метод может быть применен для очистки сточных вод, загрязненных ионами металлов с высокой валентностью (> 3), которые способны с изменением водородного показателя изменять величину и знак заряда. Кислая сточная вода разделяется на два равных потока, один из которых нейтрализуется до pH = 3,8-4,5 с образованием положительно заряженных гидроксидов металлов, другой до pH = 10-12 с образованием отрицательно заряженных гидроксидов. При последующем смешении этих потоков происходит взаимная коагуляция золя, и скорость их осаждения возрастает; получается нейтральная вода с pH не более 5. При этом совместно осаждаются гидроксиды металлов с валентностью ниже трех. Данный метод может быть использован для очистки кислых шахтных вод, загрязненных ионами железа и алюминия.

Коагуляция с применением реагентов. Процесс агрегирования с применением реагентов - коагулянтов нашел широкое применение для очистки сточных вод.

В качестве коагулянтов применяют следующие реагенты:

• A1 2 (S0 4) 3 18Н 2 0 - сульфат алюминия;
• А1 2 (ОН) 5 С1 6Н 2 0 - оксихлорид алюминия;
• NaA10 2 - алюминат натрия, представляет собой куски белого цвета, товарный продукт содержит 55% А1 2 0 3 ;
• FeS0 4 2Н 2 0 - сульфат железа II (железный купорос);
• Fe 2 (S0 4) 3 2Н 2 0 - сульфат железа III (железный купорос);
• FeCl 3 - хлорное железо.

При введении в воду солей алюминия и железа в результате реакции гидролиза образуются малорастворимые в воде гидроксиды железа и алюминия.

Для эффективного коагулирования необходимо образование нерастворимых, электрически минимально заряженных гидроксидов и хлопьев коагулянта, из которых при коагулировании в свободном объеме воды, в свою очередь, должны образовываться крупные твердые хлопья.

Электрохимическое коагулирование. Необходимые для коагулирования ионы алюминия или железа можно получить электрохимическим путем. Для этого используются безнапорные емкости - электролизеры (электрокоагуляторы), в которые опущены пластинчатые или цилиндрические электроды из алюминия или стали. Электролизер включается, как правило, в сеть постоянного тока. В процессе анодного растворения металла в воду поступают ионы А1 +3 или Fe +2 . Поскольку при стальных электродах выделяются ионы двухвалентного железа, то его окисляют сжатым воздухом или хлором до Fe +3 .

Электрохимическое получение коагулянта целесообразно применять при небольших расходах очищаемых вод.

5. Флотация. Метод основан на способности гидрофобных частиц прилипать к пузырькам воздуха и выноситься в пенный продукт. Флотационное выделение загрязняющих веществ из сточных вод может быть перспективным методом вследствие быстроты процесса - не более 30 мин. Применяют напорную, пенную и колонную флотацию (рис. 3.3).

Рис. 3.3.

Аппараты пенной сепарации применяют для удаления тонких взвесей, тонкодисперсных примесей. Напорная флотация используется для очистки от нефтепродуктов и взвешенных веществ.

Без применения реагентов степень очистки не превышает 20%, применение реагентов позволяет повысить степень очистки до 93%. Природные взвешенные вещества, как правило, имеют отрицательный заряд, пузырьки тоже несут отрицательный заряд, поэтому вероятность контакта между взвесями и пузырьком низка. Например, для очистки сточных вод от ионов цветных металлов в качестве собирателей используют тот же набор собирателей, что и для флотации соответствующего типа руды. Применение водорастворимых высокомолекулярных полимеров интенсифицирует процесс флотации. Применяют коагулянты.

Природа насыщения пузырьками может быть различной в зависимости от конструкции аэратора и системы подачи воздуха. Различают следующие схемы: прямоточная, когда вся очищаемая вода проходит через систему сатурации, а затем поступает во флотационную машину; рециркуляционная, когда через сатуратор проходит 20-50% осветленной воды; частично прямоточная, когда 30-70% неочищенной воды проходит через сатуратор, а остальная часть подается непосредственно во флотокамеру.

Электрофлотация. Метод электрофлотации применим для очистки от ионов цветных металлов в виде гидроксидов и основных углекислых солей, мелкодисперсных примесей, масел, нефтепродуктов и ПАВ. Электрофлотация (электрохимическая флотация) является сочетанием двух методов - электрокоагуляции и пенной флотации. Сущность метода заключается в том, что в очищаемую воду помещаются электроды, подключенные к источнику питания. На аноде (например, графите) и катоде (никель, железо и др.) в виде микропузырьков выделяются соответственно кислород и водород. Способные к флотации или подготовленные к флотации частицы прилипают к пузырькам и выносятся в пенный слой (пенная флотация). В случае растворимого анода (например, железо, алюминий, медь и др.) ионы металла будут перемещаться к катоду; это явление сопровождается образованием гидрооксидов металлов, которые являются хорошими коагулянтами.

Электрофлотацию целесообразно использовать для очистки сточных вод, содержащих суммарную концентрацию металлов не более 200-300 мг/дм 3 , в противном случае снижается концентрирование осадков в пенный продукт. При большей концентрации используют осаждение, а для доочистки - электрофлотацию.

6. Сорбционные методы. Сорбция - один из эффективных методов глубокой очистки сточных вод. Эффективность сорбции обусловлена, прежде всего, тем, что сорбенты способны извлекать из воды многие неорганические и органические соединения, в том числе и биологически жесткие, не удаляемые из нее другими методами.

В качестве сорбентов могут использоваться все мелкодисперсные вещества, обладающие развитой поверхностью - опилки, зола, торф, глина, и т.п. Наиболее часто используются синтетические ионообменные смолы, угли, активированные неорганические материалы.

Механизм сорбции зависит от природы сорбента: на активированных углях преобладает молекулярная (физическая) сорбция, на ионитах - ионообменная реакция замещения; на неорганических сорбентах - молекулярная сорбция и хемосорбция. Процесс сорбции может протекать в статических и динамических условиях. Сорбция в статических условиях используется в том случае, если сорбент представляет собой тонкодисперсное вещество.

Сорбция на активных углях позволяет добиться глубокой очистки вод до норм ПДК, что особенно эффективно для очистки низкоконцентрированных сточных вод и для извлечения из сточных вод ценных компонентов (золота, урана, молибдена, рения и др.).

Обычно сорбция на активных углях используется в комбинации с другими методами, например с микробиологической очисткой и озонированием.

Сорбция на неорганических материалах. Для промышленной очистки больших объемов сточных вод чаще всего применяют кварц, тальк, доломит и известняк (расход 500-1000 мг/дм 3), шлак электросталеплавильных печей металлургических заводов (расход 75-200 мг/дм 3). Также используют глины, вермикулит, золу ТЭЦ и цеолиты.

Применение ионообменных технологий. Очистка сточных вод с помощью ионообменных технологий является перспективным, но дорогостоящим методом.

Применение ионного обмена ограничивается степенью засоленности сточных вод. Солесодержание не должно превышать 2 г/л, содержание извлекаемых ионов в сумме не более 1 г/л.

Сорбционные технологии применяют для умягчения оборотной воды, обессоливания сточных и оборотных вод. Критерием применения сорбционной очистки должно являться соотношение между необходимой глубиной очистки воды и стоимостью организации очистки, которая включает переработку элюатов.

7. Биологические методы. Биологические методы основаны на способности микроорганизмов окислять сложные органические вещества до конечных продуктов - углекислоты и воды.

Биологические методы нашли широкое применение для очистки сточных вод различных производств благодаря низкому расходу энергии, высокому возвратному энергетическому потенциалу (выделение газа во время сбраживания), отсутствию вторичного загрязнения воды, способности обеспечить жесткие нормы сброса, относительно невысоким эксплуатационным расходам.

Для биологической очистки сточные воды должны иметь pH в пределах 6,5-8,5 и температуру не менее 20 °С, поэтому необходимо предусматривать обогревание биореакторов в холодное время года в климатической зоне России. О целесообразности применения биологических методов для очистки промышленных сточных вод позволяет судить отношение БПК / ХПК: это соотношение должно быть не менее 0,67 (для бытовых сточных вод БПК п(пн /ХПК = = 0,86). Оптимальным для процесса очистки является соотношение БПК: N: Р = 100: 5: 1. Случайное поступление тяжелых металлов (медь, хром VI, кадмий) даже в небольших количествах (0,1 мг/л) может нарушить деятельность бактерий. Низко концентрированные сточные воды - БПК 500мг/л.

К бионеразлагаемым веществам относятся целлюлоза, угольная пыль, лигнин, танин, опилки и др.

Микроорганизмы нуждаются в пропорциональном питании. Формула C |06 H 18() 0 45 N, 6 P характеризует общий химический состав клеток биомассы. В промышленных сточных водах часто не хватает азота и фосфора.

На рис.3.4 приведена классификация основных аппаратов для реализации биологических методов очистки.

Рис. 3 . 4 .

Аэробная очистка осуществляется организмами, нуждающимися в свободном кислороде воздуха, и происходит как в естественных условиях (водоемах, окислительных прудах, на полях орошения), так и на искусственных очистных сооружениях (в аэротенках различных систем, аэрофильтрах, биофильтрах). Чаще всего аэробная очистка осуществляется в аэротенках - открытых бассейнах проточного типа с принудительной аэрацией, содержащих активный ил. В иле находится огромное количество бактерий и простейших. Иловая смесь (сточная вода и активный ил) подвергается интенсивной аэрации, продолжительность которой зависит от концентрации примесей в сточной воде и заданной степени очистки.

На процесс влияют: достаточность питательной среды, температура, токсичные элементы, степень аэрации. Норма растворенного кислорода не менее 2 мг/л.

Заводские пруды являются частным случаем аэробной очистки и применяются для доочистки на многих металлургических предприятиях и обогатительных фабриках. Недостаток данного способа организации биологической очистки - гибель флоры и фауны при залповых сбросах сточных вод. Степень очистки лежит в пределах 95-99%.

Анаэробные очистка , т.е. очистка без доступа кислорода воздуха проходит в менатенках - резервуарах закрытого типа, содержащих анаэробный ил, который включает различные группы микроорганизмов, осуществляющих процессы брожения. Сложные органические соединения переходят в метан и диоксид углерода. Первое бактериальное сообщество, состоящее из кислотообразующих бактерий, переводит сложные органические соединения в более простые органические вещества (уксусную, пропионовую и масляную кислоты), которые служат источником питания второго сообщества метанообразующих бактерий - они и являются основными организмами анаэробного сбраживания, представляют собой строгие анаэробы и очень чувствительны к температуре и изменению pH среды: Eh 2 системы колеблется в пределах от -0,2 до +0,3 вольта.

Анаэробная очистка ведется в диапазоне температур 30-60 °С.

К достоинствам анаэробного метода относятся: возможность очистки очень загрязненных сточных вод без предварительного разбавления и относительно невысокие эксплуатационные расходы, так как отпадает необходимость в подаче воздуха, а влажность ила и его прирост во много раз меньше, чем в аэробном процессе; в процессе сбраживания образуется значительное количество метана, который может быть использован для нужд энергетики.

Недостатки процесса: невысокая скорость процесса, биологическая устойчивость некоторых органических соединений к разложению, высокая чувствительность анаэробных процессов к температуре и концентрации веществ, взрывоопасность образующихся при брожении газов).

Заключение. На основании вышеперечисленных методов очистки сточных вод можно рекомендовать следующие компоновочные технологические решения по удалению загрязняющих веществ в зависимости от типа сточных вод перед их сбросом в поверхностные водоемы.

Производственные сточные воды.

Сборник - усреднитель сточных вод => первичные очистные сооружения (отстойники, флотаторы) => реактор (смесители, камеры хлопьеобразования, аппараты для разделения) => доочистки (сорбция, фильтрация, мембранные технологии => сброс.

Бытовые сточные воды.

Решетки => песколовка => первичные отстойники => биореактор => вторичные отстойники => узел обезвоживания осадков => узел доочистки => узел обеззараживания => выпуск.

Поверхностные сточные воды.

Песколовки => отстойники => выпуск в поверхностные источники.

В табл. 3.2 приведена сравнительная стоимость некоторых методов очистки.

Таблица 3.2

Сравнительные данные по стоимости некоторых методов очистки

Таким образом, защита гидросферы осуществляется за счет организации эффективных схем очистки источников образования сточных вод и снижения нагрузки на естественные механизмы самоочищения водоемов.