В Российской Федерации качество питьевой воды должно удовлетворять определенным требованиям, установленным СанПиН 2.1.4.10749-01 «Питьевая вода». В Европейском Союзе (ЕС) нормы определяет директива «По качеству питьевой воды, предназначенной для потребления человеком» 98/83/ЕС. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) устанавливает требования к качеству воды в «Руководстве по контролю качества питьевой воды 1992 г». Также существуют нормы Агентства по охране окружающей среды США (U.S.EPA). В нормах присутствуют незначительных отличия по различным показателям, но лишь вода соответствующего химического состава обеспечивает здоровье человека. Присутствие неорганических, органических, биологических загрязнений, а также повышенное содержание нетоксичных солей в количествах, превышающих указанные в представленных требованиях, приводит к развитию различных заболеваний.
Основные требования к питьевой воде заключаются в том, что она должна иметь благоприятные органолептические показатели, быть безвредной по своему химическому составу и безопасной в эпидемиологическом и радиационном отношении. Перед подачей воды в распределительные сети, в точках водозабора, наружной и внутренней водопроводных сетях качество питьевой воды должно соответствовать гигиеническим нормативам.
Таблица 1. Требования к качеству питьевой воды
| Показатели | Единицы измерения | Предельно допустимые концентрации (ПДК), не более | Показатель вредности | Класс опасности | ВОЗ | U.S.EPA | ЕС |
| Водородный показатель | pH | 6-9 | - | - | 6,5-8,5 | 6,5-8,5 | |
| Общая минерализация (сухой остаток) | мг/л | 1000 (1500) | - | - | 1000 | 500 | 1500 |
| Жесткость общая | мг-экв./л | 7,0 (10) | - | - | - | - | 1,2 |
| Окисляемость перманганатная | мг/л | 5,0 | - | - | - | - | 5,0 |
| Нефтепродукты, суммарно | мг/л | 0,1 | - | - | - | - | - |
| Поверхностно-активные вещества (ПАВ), анионные | мг/л | 0,5 | - | - | - | - | - |
| Фенольный индекс | мг/л | 0,25 | - | - | - | - | - |
| Щелочность | мгНСО3-/л | - | - | - | - | - | 30 |
| Фенольный индекс | мг/л | 0,25 | - | - | - | - | - |
| Неорганические вещества | |||||||
| Алюминий (Аl 3+) | мг/л | 0,5 | с. -т. | 2 | 0,2 | 0,2 | 0,2 |
| Азот аммонийный | мг/л | 2,0 | с. -т. | 3 | 1,5 | - | 0,5 |
| Асбест | Милл.волокн/л | - | - | - | - | 7,0 | - |
| Барий (Ва2+) | мг/л | 0,1 | -"- | 2 | 0,7 | 2,0 | 0,1 |
| Бериллий (Ве2+) | мг/л | 0,0002 | - | 1 | - | 0,004 | - |
| Бор (В, суммарно) | мг/л | 0,5 | - | 2 | 0,3 | - | 1,0 |
| Ванадий (V) | мг/л | 0,1 | с. -т. | 3 | 0,1 | - | - |
| Висмут (Bi) | мг/л | 0,1 | с. -т. | 2 | 0,1 | - | - |
| Железо (Fe, суммарно) | мг/л | 0,3 (1,0) | орг. | 3 | 0,3 | 0,3 | 0,2 |
| Кадмий (Сd, суммарно) | мг/л | 0,001 | с. -т. | 2 | 0,003 | 0,005 | 0,005 |
| Калий (К +) | мг/л | - | - | - | - | - | 12,0 |
| Кальций (Ca +2) | мг/л | - | - | - | - | - | 100,0 |
| Кобальт (Co) | мг/л | 0,1 | с. -т. | 2 | - | - | - |
| Кремний (Si) | мг/л | 10,0 | с. -т. | 2 | - | - | - |
| Магний (Mg +2) | мг/л | - | с. -т. | - | - | - | 50,0 |
| Марганец (Мn, суммарно) | мг/л | 0,1 (0,5) | орг. | 3 | 0,5 (0,1) | 0,05 | 0,05 |
| Медь (Сu, суммарно) | мг/л | 1,0 | -"- | 3 | 2,0 (1,0) | 1,0-1,3 | 2,0 |
| Молибден (Мо, суммарно) | мг/л | 0,25 | с. -т. | 2 | 0,07 | - | - |
| Мышьяк (Аs, суммарно) | мг/л | 0,05 | с. -т. | 2 | 0,01 | 0,05 | 0,01 |
| Никель (Ni, суммарно) | мг/л | 0,1 | с. -т. | 3 | - | - | - |
| Нитраты (по NO 3 -) | мг/л | 45 | с. -т. | 3 | 50,0 | 44,0 | 50,0 |
| Нитриты (по NO 2 -) | мг/л | 3,0 | - | 2 | 3,0 | 3,5 | 0,5 |
| Ртуть (Нg, суммарно) | мг/л | 0,0005 | с. -т. | 1 | 0,001 | 0,002 | 0,001 |
| Свинец (РЬ, суммарно) | мг/л | 0,03 | -"- | 2 | 0,01 | 0,015 | 0,01 |
| Селен (Sе, суммарно) | мг/л | 0,01 | - | 2 | 0,01 | 0,05 | 0,01 |
| Серебро (Ag +) | мг/л | 0,05 | - | 2 | - | 0,1 | 0,01 |
| Сероводород (H 2 S) | мг/л | 0,03 | орг. | 4 | 0,05 | - | - |
| Стронций (Sг 2+) | мг/л | 7,0 | -"- | 2 | - | - | - |
| Сульфаты (S0 4 2-) | мг/л | 500 | орг. | 4 | 250,0 | 250,0 | 250,0 |
| Фториды F - (для климатических районов) | |||||||
| I и II | мг/л | 1,5 | с. -т. | 2 | 1,5 | 2,0-4,0 | 1,5 |
| III | мг/л | 1,2 | -"- | 2 | |||
| Хлориды (Сl -) | мг/л | 350 | орг. | 4 | 250,0 | 250,0 | 250,0 |
| Хром (Сг 3+) | мг/л | 0,5 | с. -т. | 3 | - | 0,1 (всего) | - |
| Хром (Сг 6+) | мг/л | 0,05 | с. -т. | 3 | 0,05 | 0,05 | |
| Цианиды (СN -) | мг/л | 0,035 | -"- | 2 | 0,07 | 0,2 | 0,05 |
| Цинк (Zn 2+) | мг/л | 5,0 | орг. | 3 | 3,0 | 5,0 | 5,0 |
с.-т. – санитарно-токсикологический; орг. –органолептический.
Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в воде
регламентируются рядом нормативных документов, обеспечивающих экологическую безопасность водных ресурсов. В Республике Беларусь, Украине и Российской Федерации вначале использовались нормативы, принятые раннее в СССР, это:
«Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения », СанПиН 4630-88, Министерство здравоохранения СССР, 4.06.1988 и Дополнения: №1 (N 5311-90, от от 28.12.90), №2 (N 5793-91 от 11.07.91), №3 (N 6025-91 от 21.10.91).2). «» СанПиН 4631-88, Министерство здравоохранения СССР, 6.07.1988.3). «Правила охраны поверхностных вод », Госкомприроды СССР, от 21.02.1991, Предельно допустимые концентрации нормированных веществ в воде рыбохозяйственных водных объектов (представляется Главрыбводом Минрыбхоза СССР).
Кроме этих нормативных документов в начальный период становления новых государств руководствовались Республиканскими Водными Кодексами, действовавшими в каждой республике СССР. В дальнейшем в Республике Беларусь, Украине и Российской Федерации были разработаны и утверждены свои законодательные акты по нормированию предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в воде (ПДК) с целью обеспечения экологической безопасности водоемов и водопользования.
Нормативная база в Республике Беларусь:
Водный Кодекс Республики Беларусь от 30 апреля 2014 г. № 149-ЗПринят Палатой представителей 2 апреля 2014 года Одобрен Советом Республики 11 апреля 2014 года.
Гигиенические нормативы 2.1.5.10-21-2003. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. Министерство здравоохранеия Республики Беларусь, Постановление от 12. 12. 2003 № 163.
О некоторых вопросах нормирования качества воды рыбохозяйственных водных объектов . Постановление Министерства природных ресурсов и окружающей среды Республики Беларусь и Министерства здравоохранеия Республики Беларусь № 43/42 от 8 мая 2007г.
Нормативная база в Украине:
Водный Кодекс Украины . Постановление Верховной Рады № 214/95-ВР от 06.06.95, ВВР, 1995, № 24, ст.190
Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воде водоемов санитарно-бытового водопользования и требования к составу и свойствам воды водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования регламентируется СанПиНом 4630-88 и тремя Дополнениями к данным Санитарным правилам и нормам: №1 (N 5311-90 , от от 28.12.90), №2 (N 5793-91 от 11.07.91), №3 (N 6025-91 от 21.10.91).
«Санитарные правила и нормы охраны прибрежных вод морей от загрязнения в местах водопользования населения » СанПиН 4631-88, Министерство здравоохранения СССР, 6.07.1988.
Предельно допустимые концентрации вредных веществ в морской воде указаны в Приложении к «Правилам охраны внутренних морских вод и территориальных морей Украины от загрязнения и засорения », утвержденного постановлением Кабинета Министров Украины № 431 от 29.03.2002 г.
Нормативная база в Российской Федерации:
«Водный кодекс Российской Федерации» от 03.06.2006 N 74-ФЗ (ред. от 28.11.2015) (с изменениями и дополнениями, вступившими в силу с 01.01.2016).
СанПиН 2.1.5.980-00 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод». Постановление Министерства здравоохранения Российской Федерации от 22 июня 2000 г.
Гигиенические нормативы 2.1.5.1315-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования», Постановление Министерства здравоохранения Российской Федерации, 2003 от 30 апреля 2003 г. N 78 (с изменениями от 28 сентября 2007 г.)
Приказ Федерального агентства по рыболовству от 18 января 2010г. №20 «Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения»
Об утверждении Положения о мерах по сохранению водных биологических ресурсов и среды их обитания . Постановление № 380 Правительства РФ от 29.04.2013
Таблица. ПДК некоторых химических веществ в водных объектах и водоемах.
Извините, страница ещё в разработке.
ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ (ПДК) ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ – это максимальная концентрация вредного вещества, которая за определенное время воздействия не влияет на здоровье человека и его потомство, а также на компоненты экосистемы и природное сообщество в целом.
В атмосферу поступает множество примесей от различных промышленных производств и автотранспорта. Для контроля их содержания в воздухе нужны вполне определенные стандартизированные экологические нормативы, поэтому и было введено понятие о предельно допустимой концентрации. Величины ПДК для воздуха измеряются в мг/м 3 . Разработаны ПДК не только для воздуха, но и для пищевых продуктов, воды (питьевая вода, вода водоемов, сточные воды), почвы.
Предельной концентрацией для рабочей зоны считают такую концентрацию вредного вещества, которая при ежедневной работе в течение всего рабочего периода не может вызвать заболевания в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.
Предельные концентрации для атмосферного воздуха измеряются в населенных пунктах и относятся к определенному периоду времени. Для воздуха различают максимальную разовую дозу и среднесуточную.
В зависимости от значения ПДК химические вещества в воздухе классифицируют по степени опасности. Для чрезвычайно опасных веществ (пары ртути, сероводород, хлор) ПДК в воздухе рабочей зоны не должна превышать 0,1 мг/м 3 . Если ПДК составляет более 10 мг/м 3 , то вещество считается малоопасным. К таким веществам относят, например, аммиак.
| Таблица 1. ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ некоторых газообразных веществ в атмосферном воздухе и воздухе производственных помещений | ||
| Вещество | ПДК в атмосферном воздухе, мг/м 3 | ПДК в воздухе произв. помещений, мг/м 3 |
| Диоксид азота | Максимальная разовая 0,085 Среднесуточная 0,04 |
2,0 |
| Диоксид серы | Максимальная разовая 0,5 Среднесуточная 0,05 |
10,0 |
| Монооксид углерода | Максимальная разовая 5,0 Среднесуточная 3,0 |
В течение рабочего дня 20,0 В течение 60 мин.* 50,0 В течение 30 мин.* 100,0 В течение 15 мин.* 200,0 |
| Фтороводород | Максимальная разовая 0,02 Среднесуточная 0,005 |
0,05 |
| * Повторные работы в условиях повышенного содержания СО в воздухе рабочей зоны могут проводиться с перерывом не менее 2 часов | ||
ПДК устанавливаются для среднестатистического человека, однако ослабленные болезнью и другими факторами люди могут почувствовать себя дискомфортно при концентрациях вредных веществ, меньших ПДК. Это, например, относится к заядлым курильщикам.
Величины предельно допустимых концентраций некоторых веществ в ряде стран существенно различаются. Так, ПДК сероводорода в атмосферном воздухе при 24-часовом воздействии в Испании составляет 0,004 мг/м 3 , а в Венгрии – 0,15 мг/м 3 (в России – 0,008 мг/м 3).
В нашей стране нормативы предельно допустимой концентрации разрабатываются и утверждаются органами санитарно-эпидемиологической службы и государственными органами в области охраны окружающей среды. Нормативы качества окружающей среды являются едиными для всей территории РФ. С учетом природноклиматических особенностей, а также повышенной социальной ценности отдельных территорий для них могут быть установлены нормативы предельно допустимой концентрации, отражающие особые условия.
При одновременном присутствии в атмосфере нескольких вредных веществ однонаправленного действия сумма отношений их концентраций к ПДК не должна превышать единицу, однако это выполняется далеко не всегда. По некоторым оценкам, 67% населения России живут в регионах, где содержание вредных веществ в воздухе выше установленной предельно допустимой концентрации. В 2000 содержание вредных веществ в атмосфере в 40 городах с суммарным населением около 23 млн. человек время от времени превышало предельно допустимую концентрацию более чем в десять раз.
При оценке опасности загрязнения в качестве образца сравнения служат исследования, проводимые в биосферных заповедниках. А вот в крупных городах природная среда далека от идеальной. Так, по содержанию вредных веществ Москву-реку в пределах города считают «грязной рекой» и «очень грязной рекой». На выходе Москвы-реки из Москвы содержание нефтепродуктов в 20 раз больше предельно допустимых концентраций, железа – в 5 раз, фосфатов – в 6 раз, меди – в 40 раз, аммонийного азота – в 10 раз. Содержание серебра, цинка, висмута, ванадия, никеля, бора, ртути и мышьяка в донных отложениях Москвы-реки превышает норму в 10–100 раз. Тяжелые металлы и другие ядовитые вещества из воды попадают в почву (например, при половодьях), растения, рыбу, сельскохозяйственную продукцию, питьевую воду, как в Москве, так и ниже по ее течению в Подмосковье.
Химические методы оценки качества окружающей среды очень важны, однако они не дают прямой информации о биологической опасности загрязняющих веществ – это задача биологических методов. Предельно допустимые концентрации являются определенными нормами щадящего воздействия загрязняющих веществ на здоровье человека и природную среду.
Елена Савинкина
Тяжелые металлы — очень опасные токсические вещества. В наши дни, мониторинг уровня разных таких веществ особо важен в промышленных и городских районах.
Хотя все знают, что такое тяжелые металлы , не все знают какие химические элементы всё-таки входят в эту категорию. Есть очень много критерий, по которому, разные учёные определяют тяжелые металлы: токсичность, плотность, атомная масса, биохимические и геохимические циклы, распространение в природе. По одним критериям в число тяжелых металлов входят мышьяк (металлоид) и висмут (хрупкий металл).
Общие факты про тяжелые металлы
Известно более 40 элементов, которые относят к тяжелым металлам. Они имеют атомную массу больше 50 а.е. Как не странно именно эти элементы обладают большой токсичностью даже при малой кумуляции для живых организмов. V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo…Pb, Hg, U, Th…все они входят в эту категорию. Даже при их токсичности, многие из них являются важными микроэлементами , кроме кадмия, ртути, свинца и висмута для которых не нашли биологическую роль.
По другой классификации (а именно Н. Реймерса) тяжелые металлы — это элементы которые имеют плотность больше 8 г/см 3 . Таким образом получится меньше таких элементов: Pb, Zn, Bi, Sn, Cd, Cu, Ni, Co, Sb.
Теоретически, тяжелыми металлами можно назвать всю таблицу элементов Менделеева начиная с ванадия, но исследователи нам доказывают, что это не совсем так. Такая теория вызвана тем, что не все они присутствуют в природе в токсических пределах, да и замешательство в биологических процессах для многих минимальна. Вот почему в эту категорию многие включают только свинец, ртуть, кадмий и мышьяк. Европейская Экономическая Комиссия ООН не согласна с этим мнением и считает что тяжелые металлы это — цинк, мышьяк, селен и сурьма. Тот же Н. Реймерс считает, что удалив редкие и благородные элементы из таблицы Менделеева, остаются тяжелые металлы. Но и это тоже не правило, другие к этому классу добавляют и золото, платину, серебро, вольфрам, железо, марганец. Вот почему я вам говорю, что не всё ещё понятно по этой теме…
Обсуждая про баланс ионов различных веществ в растворе, мы обнаружим, что растворимость таких частиц связанно со многими факторами. Главные факторы солюбилизации являются рН, наличие лигандов в растворе и окислительно-восстановительный потенциал. Они причастны к процессам окисления этих элементов с одной степени окисления к другой, в которой растворимость иона в растворе выше.
В зависимости от природы ионов, в растворе могут происходить различные процессы:
- гидролиз,
- комплексообразование с разными лигандами;
- гидролитическая полимеризация.
Из-за этих процессов, ионы могут переходить в осадок или оставаться стабильными в растворе. От этого зависит и каталитические свойства определённого элемента, и его доступность для живых организмов.
Многие тяжелые металлы образуют с органическими веществами довольно стабильные комплексы. Эти комплексы входят в механизм миграции этих элементов в прудах. Почти все хелатные комплексы тяжелых металлов устойчивы в растворе. Также, комплексы почвенных кислот с солями разных металлов (молибден, медь, уран, алюминий, железо, титан, ванадий) имеют хорошую растворимость в нейтральной, слабощелочной и слабокислой среды. Это факт очень важен, потому что такие комплексы могут продвигаться в растворенном состоянии на большие расстояния. Самые подверженные водные ресурсы — это маломинерализованные и поверхностные водоёмы, где не происходит образование других таких комплексов. Для понимания факторов, которые регулируют уровень химического элемента в реках и озерах, их химическую реакционную способность, биологическую доступность и токсичность, необходимо знать не только валовое содержание, но и долю свободных и связанных форм металла.
В результате миграции тяжелых металлов в металлокомплексы в растворе могут произойти такие последствия:
- В первых, увеличивается кумуляция ионов химического элемента за счёт перехода этих из донных отложений в природные растворы;
- Во вторых, возникает возможность изменения мембранной проницаемости полученных комплексов в отличие от обычных ионов;
- Также, токсичность элемента в комплексной форме может отличаться от обычной ионной формы.
Например, кадмий, ртуть и медь в хелатные формы, имеют меньшую токсичность, чем свободные ионы. Вот почему не правильно говорить о токсичности, биологической доступности, химической реакционной способности только по общему содержанию определённого элемента, при этом, не учитывая долю свободных и связанных форм химического элемента.
Откуда же берутся тяжелые металлы в нашу среду обитания? Причины присутствия таких элементов могут быть сточные воды с разных промышленных объектов занимающийся черной и цветной металлургией, машиностроением, гальванизацией. Некоторые химические элементы входят в состав пестицидов и удобрений и таким образом могут быть источником загрязнения местных прудов.
А если войти в тайны химии, то самым главным виновником повышения уровня растворимых солей тяжелых металлов является кислотные дожди (закисление). Понижение кислотности среды (уменьшение рН) тянет за собою переход тяжелых металлов из малорастворимых соединений (гидроксиды, карбонаты, сульфаты) в более хорошо растворимые (нитраты, гидросульфаты, нитриты, гидрокарбонаты, хлориды) в почвенном растворе.
Ванадий (V)
Надо отметить в первую очередь, что загрязнение этим элементом натуральными способами маловероятна, потому что этот элемент очень рассеян в Земной коре. В природе обнаруживается в асфальтах, битумах, углях, железных рудах. Важным источником загрязнения является нефть.
Содержание ванадия в природных водоёмах
Природные водоёмы содержит ничтожное количество ванадия:
- в реках — 0,2 — 4,5 мкг/л,
- в морях (в среднем) — 2 мкг/л.
В процессах перехода ванадия в растворённом состоянии очень важны анионные комплексы (V 10 O 26) 6- и (V 4 O 12) 4- . Также очень важны растворимые ванадиевые комплексы с органическими веществами, типа гумусовых кислот.
Предельно-допустимая концентрация ванадия для водной среды
Ванадий в повышенных дозах очень вреден для человека. Предельно-допустимая концентрация для водной среды (ПДК) составляет 0,1 мг/л, а в рыбохозяйственных прудах, ПДК рыбхоз ещё ниже — 0,001 мг/л.
Висмут (Bi)
Главным образом, висмут может поступать в реки и озера в результате процессов выщелачивания минералов содержащих висмут. Есть и техногенные источники загрязнения этим элементом. Это могут быть предприятия по производству стекла, парфюмерной продукций и фармацевтические фабрики.
Содержание висмута в природных водоёмах
- Реки и озера содержат меньше микрограмма висмута на литр.
- А вот подземные воды могут содержать даже 20 мкг/л.
- В морях висмут как правило не превышает 0,02 мкг/л.
Предельно-допустимая концентрация висмута для водной среды
ПДК висмута для водной среды — 0,1 мг/л.
Железо (Fe)
Железо — химический элемент не редкий, оно содержится во многих минералах и пород и таким образом в природных водоёмах уровень этого элемента повыше других металлов. Оно может происходить в результате процессов выветривания горных пород, разрушения этих пород и растворением. Образуя разные комплексы с органическими веществами из раствора, железо может быть в коллоидальном, растворённом и в взвешенном состояниях. Нельзя не упомнить про антропогенные источники загрязнения железом. Сточные воды с металлургических, металлообрабатывающих, лакокрасочных и текстильных заводов зашкаливают иногда из-за избытка железа.
Количество железа в реках и озерах зависит от химического состава раствора, рН и частично от температуры. Взвешенные формы соединений железа имеют размер более 0,45 мкг. Основные вещества которые входят в состав этих частиц являются взвеси с сорбированными соединениями железа, гидрата оксида железа и других железосодержащих минералов. Более малые частицы, то есть коллоидальные формы железа, рассматриваются совместно с растворенными соединениями железа. Железо в растворённом состоянии состоит из ионов, гидроксокомплексов и комплексов. В зависимости от валентности замечено что Fe(II) мигрирует в ионной форме, а Fe(III) в отсутствии разных комплексов остаётся в растворённом состоянии.
В балансе соединений железа в водном растворе, очень важно и роль процессов окисления, так химического так и биохимического (железобактерии). Эти бактерии ответственны за переход ионов железа Fe(II) в состояние Fe(III). Соединения трехвалентного железа имеют склонность гидролизовать и выпадать в осадок Fe(OH) 3 . Как Fe(II), так и Fe(III) склоны к образованию гидроксокомплексов типа — , + , 3+ , 4+ , + , в зависимости от кислотности раствора. В нормальных условиях в реках и озерах, Fe(III) находятся в связи с разными растворёнными неорганическими и органическими веществами. При рН больше 8, Fe(III) переходит в Fe(OH) 3 . Коллоидные формы соединений железа самые малоизучены.
Содержание железа в природных водоёмах
В реках и озерах уровень железа колеблется на уровне n*0,1 мг/л, но может повыситься вблизи болот до несколько мг/л. В болотах железо концентрируется в форме солей гуматов (соли гуминовых кислот).
Подземные водохранилища с низким рН содержат рекордные количества железа — до нескольких сотен миллиграммов на литр.
Железо — важный микроэлемент и от него зависят разные важные биологические процессы. Оно влияет на интенсивность развития фитопланктона и от него зависит качество микрофлоры в водоёмах.
Уровень железа в реках и озерах имеет сезонный характер. Самые высокие концентрации в водоёмах наблюдаются зимою и летом из-за стагнации вод, а вот весною и осенью заметно снижается уровень этого элемента по причине перемешивания водных масс.
Таким образом, большое количество кислорода ведёт к окислению железа с двухвалентной формы в трехвалентной, формируясь гидроксид железа, который падает в осадок.
Предельно-допустимая концентрация железа для водной среды
Вода с большим количеством железа (больше 1-2 мг/л) характеризуется плохими вкусовыми качествами. Она имеет неприятный вяжущий вкус и непригодна для промышленных целей.
ПДК железа для водной среды — 0,3 мг/л, а в рыбохозяйственных прудах ПДК рыбхоз — 0,1 мг/л.
Кадмий (Cd)
Загрязнение кадмием может возникнуть во время выщелачивания почв, при разложения разных микроорганизмов которые его накапливают, а также из-за миграции из медных и полиметаллических руд.
Человек тоже виноват в загрязнении этим металлом. Сточные воды с разных предприятий занимающеюся рудообогащением, гальваническим, химическим, металлургическим производством могут содержать большие количества соединений кадмия.
Естественные процессы по снижению уровня соединений кадмия являются сорбция, его потребление микроорганизмами и выпадение в осадок малорастворимого карбоната кадмия.
В растворе, кадмий находится, как правило, в форме органо-минеральных и минеральных комплексов. Сорбированные вещества на базе кадмия — важнейшие взвешенные формы этого элемента. Очень важна миграция кадмия в живых организмов (гидробиониты).
Содержание кадмия в природных водоёмах
Уровень кадмия в чистых реках и озерах колеблется на уровне меньше микрограмма на литр, в загрязнённых водах уровень этого элемента доходит до нескольких микрограммов на литр.
Некоторые исследователи считают, что кадмий, в малых количествах, может быть важным для нормального развития животных и человека. Повышенные концентрации кадмия очень опасных для живых организмов.
Предельно-допустимая концентрация кадмия для водной среды
ПДК для водной среды не превышает 1 мкг/л, а в рыбохозяйственных прудах ПДК рыбхоз — меньше 0,5 мкг/л.
Кобальт (Co)
Реки и озера могут загрязниться кобальтом как следствие выщелачивания медных и других руд, из почв во время разложения вымерших организмов (животные и растения), ну и конечно же в результате активности химических, металлургических и металлообрабатывающих предприятии.
Главные формы соединений кобальта находится в растворенном и взвешенном состояниях. Вариации между этими двумя состояниями могут происходить, из-за изменений рН, температуры и состава раствора. В растворённом состоянии, кобальт содержится в виде органических комплексов. Реки и озера имеют характерность, что кобальт представлен двухвалентным катионом. При наличии большого количества окислителей в растворе, кобальт может окисляться до трехвалентного катиона.
Он входит в состав растений и животным, потому что играет важную роль в их развитии. Входит в число основных микроэлементов. Если в почве наблюдается дефицит кобальта, то его уровень в растениях будет меньше обычного и как следствие могут появиться проблемы со здоровьем у животных (возникает риск возникновения малокровия). Этот факт наблюдается особенно в таежно-лесной нечерноземной зоне. Он входит в состав витамина В 12 , регулирует усвоение азотистых веществ, повышает уровень хлорофилла и аскорбиновой кислоты. Без него растения не могут наращивать необходимое количество белка. Как и все тяжелые металлы, он может быть токсичным в больших количествах.
Содержание кобальта в природных водоёмах
- Уровень кобальта в реках варьирует от несколько микрограммов до миллиграммов на литр.
- В морях в среднем уровень кадмия — 0,5 мкг/л.
Предельно-допустимая концентрация кобальта для водной среды
ПДК кобальта для водной среды — 0,1 мг/л, а в рыбохозяйственных прудах ПДК рыбхоз — 0,01 мг/л.
Марганец (Mn)
Марганец поступает в реки и озера по таким же механизмам, как и железо. Главным образом, освобождение этого элемента в растворе происходит при выщелачивании минералов и руд, которые содержат марганец (черная охра, браунит, пиролюзит, псиломелан). Также марганец может поступать вследствие разложения разных организмов. Промышленность имеет, думаю, самую большую роль в загрязнении марганцем (сточные воды с шахт, химическая промышленность, металлургия).
Снижение количества усваиваемого металла в растворе происходит, как и в случае с другими металлами при аэробных условиях. Mn(II) окисляется до Mn(IV), вследствие чего выпадает в осадок в форме MnO 2 . Важными факторами при таких процессах считаются температура, количество растворённого кислорода в растворе и рН. Снижение растворённого марганца в растворе может возникнуть при его употреблении водорослями.
Мигрирует марганец в основном в форме взвеси, которые, как правило, говорят о составе окружающих пород. В них он содержится как смесь с другими металлами в виде гидроксидов. Преобладание марганца в коллоидальной и растворенной форме говорят о том что он связан с органическими соединениями образуя комплексы. Стабильные комплексы замечаются с сульфатами и бикарбонатами. С хлором, марганец образует комплексы реже. В отличие от других металлов, он слабее удерживается в комплексах. Трехвалентный марганец образует подобные соединения только при присутствии агрессивных лигандов. Другие ионные формы (Mn 4+ , Mn 7+)менее редки или вовсе не встречаются в обычных условиях в реках и озерах.
Содержание марганца в природных водоёмах
Самыми бедными в марганце считаются моря — 2 мкг/л, в реках содержание его больше — до 160 мкг/л, а вот подземные водохранилища и в этот раз являются рекордсменами — от 100 мкг до несколько мг/л.
Для марганца характерны сезонные колебания концентрации, как и у железа.
Выявлено множество факторов, которые влияют на уровень свободного марганца в растворе: связь рек и озер с подземными водохранилищами, наличие фотосинтезирующих организмов, аэробные условия, разложение биомассы (мертвые организмы и растения).
Немаловажная биохимическая роль этого элемента ведь он входит в группу микроэлементов. Многие процессы при дефиците марганца угнетаются. Он повышает интенсивность фотосинтеза, участвует в метаболизме азота, защищает клетки от негативного воздействия Fe(II) при этом окисляя его в трехвалентную форму.
Предельно-допустимая концентрация марганца для водной среды
ПДК марганца для водоёмов — 0,1 мг/л.
Медь (Cu)
Такой важной роли для живых организмов не имеет ни один микроэлемент! Медь — один из самых востребованных микроэлементов. Он входит в состав многих ферментов. Без него почти ничего не работает в живом организме: нарушается синтез протеинов, витаминов и жиров . Без него растения не могут размножаться. Всё-таки избыточное количество меди вызывает большие интоксикации во всех типов живых организмов.
Уровень меди в природных водоёмах
Хотя медь имеет две ионные формы, чаще всего в растворе встречается Cu(II). Обычно, соединения Cu(I) трудно растворимые в растворе (Cu 2 S, CuCl, Cu 2 O). Могут возникнуть разные акваионны меди при наличии всяких лигандов.
При сегодняшнем высоком употреблении меди в промышленности и сельское хозяйство, этот металл может послужить причиной загрязнения окружающей среды. Химические, металлургические заводы, шахты могут быть источниками сточных вод с большим содержанием меди. Процессы эрозии трубопроводов тоже имеют свои вклад в загрязнении медью. Самыми важными минералами с большим содержанием меди считаются малахит, борнит, халькопирит, халькозин, азурит, бронтантин.
Предельно-допустимая концентрация меди для водной среды
ПДК меди для водной среды считается 0,1 мг/л, в рыбохозяйственных прудах ПДК рыбхоз меди уменьшается до 0,001 мг/л.
Молибден (Mo)
Во время выщелачивания минералов с высоким содержанием молибдена, освобождаются разные соединения молибдена. Высокий уровень молибдена может замечаться в реках и озерах, которые находятся рядом с фабриками по обогащению и предприятиями занимающиеся цветной металлургией. Из-за разных процессов осаждения труднорастворимых соединений, адсорбции на поверхности разных пород, а также употребления водными водорослями и растениями, его количество может заметно уменьшится.
В основном в растворе, молибден может находиться в форме аниона MoO 4 2- . Есть вероятность присутствия молибденоорганических комплексов. Из-за того что при окисления молибденита формируются рыхлые мелкодисперсные соединения, повышается уровень коллоидального молибдена.
Содержание молибдена в природных водоёмах
Уровень молибдена в реках колеблется между 2,1 и 10,6 мкг/л. В морях и океанах его содержание — 10 мкг/л.
При малых концентрациях, молибден помогает нормальному развитию организма (так растительного, как и животного), ведь он входит в категорию микроэлементов. Также он является составной частью разных ферментов как ксантиноксилазы. При недостатке молибдена возникает дефицит этот фермента и таким образом могут проявляться отрицательные эффекты. Избыток этого элемента тоже не приветствуется, потому что нарушается нормальный обмен веществ.
Предельно-допустимая концентрация молибдена для водной среды
ПДК молибдена в поверхностных водоёмах должен не превышать 0,25 мг/л.
Мышьяк (As)
Загрязнены мышьяком в основном районы, которые находятся близко к минеральным рудников с высоким содержанием этого элемента (вольфрамовые, медно-кобальтовые, полиметаллические руды). Очень малое количество мышьяка может произойти при разложении живых организмов. Благодаря водным организмам, он может усваиваться этими. Интенсивное усваивание мышьяка из раствора замечается в период бурного развития планктона.
Важнейшими загрязнителями мышьяком считаются обогатительная промышленность, предприятия по производству пестицидов , красителей, а также сельское хозяйство.
Озера и реки содержат мышьяк в два состояния: во взвешенном и растворённом. Пропорции между этими формами может меняться в зависимости от рН раствора и химической композиции раствора. В растворённом состоянии, мышьяк может быть трехвалентном или пятивалентном, входя в анионные формы.
Уровень мышьяка в природных водоёмах
В реках, как правило, содержание мышьяка очень низкое (на уровне мкг/л), а в морях — в среднем 3 мкг/л. Некоторые минеральные воды могут содержать большие количества мышьяка (до несколько миллиграммов на литр).
Больше всего мышьяка могут, содержат подземные водохранилища — до несколько десяток миллиграммов на литр.
Его соединения очень токсичны для всех животных и для человека. В больших количествах, нарушаются процессы окисления и транспорт кислорода к клеткам.
Предельно-допустимая концентрация мышьяка для водной среды
ПДК мышьяка для водной среды — 50 мкг/л, а в рыбохозяйственных прудах ПДК рыбхоз — тоже 50 мкг/л.
Никель (Ni)
На содержание никеля в озерах и реках влияют местные породы. Если рядом с водоёмом находятся месторождения никелевых и железно-никелевых руд концентрации могут быть и ещё больше нормального. Никель может поступить в озера и реки при разложении растениях и животных. Сине-зеленые водоросли содержат рекордные количества никеля по сравнению с другими растительными организмами. Важные отходные воды с высоким содержанием никеля освобождаются при производстве синтетического каучука, при процессах никелирования. Также никель в больших количествах освобождается во время сжигания угля, нефти.
Высокий рН может послужить причиной осаждения никеля в форме сульфатов, цианидов, карбонатов или гидроксидов. Живые организмы могут снизить уровень подвижного никеля, употребляя его. Важны и процессы адсорбции на поверхности пород.
Вода может содержать никель в растворённой, коллоидальной и взвешенной формах (баланс между этими состояниями зависит от рН среды, температуры и состава воды). Гидроксид железа, карбонат кальция, глина хорошо сорбируют соединения содержащие никель. Растворённый никель находится в виде комплексов с фульвовой и гуминовой кислот, а также с аминокислотами и цианидами. Самой стабильной ионной формой считается Ni 2+ . Ni 3+ , как правило, формируется при большом рН.
В середине 50ых годов никель был внесён в список микроэлементов, потому что он играет важную роль в разных процессах как катализатор. В низких дозах он имеет положительный эффект на кроветворные процессы. Большие дозы всё-таки очень опасны для здоровья, ведь никель — канцерогенный химический элемент и может спровоцировать разные заболевания дыхательной системы. Свободный Ni 2+ более токсичный, чем в форме комплексов (примерно в 2 раза).
Уровень никеля в природных водоёмах
Предельно-допустимая концентрация никеля для водной среды
ПДК никеля для водной среды — 0,1 мг/л, а вот в рыбохозяйственных прудах ПДК рыбхоз — 0,01 мг/л.
Олово (Sn)
Природными источниками олова являются минералы, которые содержат этот элемент (станнин, касситерит). Антропогенными источниками считаются заводы и фабрики по производству разных органических красок и металлургическая отрасль работающая с добавлением олова.
Олово — малотоксичный металл, вот почему употребляя пищу из металлических консервов мы не рискуем своим здоровьем.
Озера и реки содержат меньше микрограмма олова на литр воды. Подземные водохранилища могут содержать и несколько микрограммов олова на литр.
Предельно-допустимая концентрация олова для водной среды
ПДК олова для водной среды — 2 мг/л.
Ртуть (Hg)
Главным образом, повышенный уровень ртути в воде замечается в районах где есть месторождения ртути. Самые частые минералы — ливингстонит, киноварь, метациннабарит. Сточная вода с предприятий по производству разных лекарств, пестицидов, красителей может содержать важные количества ртути. Другим важным источником загрязнения ртутью считаются тепловые электростанции (которые используют как горючее уголь).
Его уровень в растворе уменьшается главным образом за счёт морских животных и растений, которые накапливают и даже концентрировать ртуть! Иногда содержание ртути в морских обитателей поднимается в несколько раз больше чем в морской среде.
Природная вода содержит ртуть в две формы: взвешенную (в виде сорбированных соединений) и растворённую (комплексные, минеральные соединения ртути). В определённых зонах океанов, ртуть может появляться в виде метилртутных комплексов.
Ртуть и его соединения очень токсичны. При больших концентрациях, имеет отрицательное действие на нервную систему, провоцирует изменения в крови, поражает секрецию пищеварительного тракта и двигательную функцию. Очень опасны продукты переработки ртути бактериями. Они могут синтезировать органические вещества на базе ртути, которые во много раз токсичнее неорганических соединений. При употреблении рыбы, соединения ртути могут попасть в наш организм.
Предельно-допустимая концентрация ртути для водной среды
ПДК ртути в обычной воде — 0,5 мкг/л, а в рыбохозяйственных прудах ПДК рыбхоз — меньше 0,1 мкг/л.
Свинец (Pb)
Реки и озера могут загрязняться свинцом натуральным путём при смывании минералов свинца (галенит, англезит, церуссит), так и антропогенным путём (сжигание угля, применение тетраэтилсвинца в топливе, сбросы фабрик по рудообогащению, сточные воды с шахт и металлургических заводов). Осаждение соединений свинца и адсорбция этих веществ на поверхности разных пород являются важнейшими натуральными методами понижения его уровня в растворе. Из биологических факторов, к уменьшению уровня свинца в растворе ведут гидробионты.
Свинец в реках и озерах находится во взвешенной и растворённой форме (минеральные и органоминеральные комплексы). Также свинец находится в виде нерастворимых веществ: сульфаты, карбонаты, сульфиды.
Содержание свинца в природных водоёмах
Про токсичность этого тяжелого металла мы наслышаны. Он — очень опасный даже при малых количествах и может стать причиной интоксикации. Проникновение свинца в организм осуществляется через дыхательную и пищеварительную систему. Его выделение из организма протекает очень медленно, и он способен накапливаться в почках, костях и печени.
Предельно-допустимая концентрация свинца для водной среды
ПДК свинца для водной среды — 0,03 мг/л, а в рыбохозяйственных прудах ПДК рыбхоз — 0,1 мг/л.
Тетраэтилсвинец
Он служит в качестве антидетонатора в моторном топливе. Таким образом, основными источниками загрязнения этим веществом — транспортные средства.
Это соединение — очень токсичное и может накапливаться в организме.
Предельно-допустимая концентрация тетраэтилсвинца для водной среды
Предельно-допустимый уровень этого вещества приближается к нулю.
Тетраэтилсвинец вообще не допускается в составе вод.
Серебро (Ag)
Серебро главным образом попадает в реки и озера из подземных водохранилищах и как следствие сброса сточных вод с предприятий (фотопредприятия, фабрики по обогащению) и рудников. Другим источником серебра могут быть альгицидные и бактерицидные средства.
В растворе, самые важные соединения являются галоидные соли серебра.
Содержание серебра в природных водоёмах
В чистых реках и озерах, содержание серебра — меньше микрограмма на литр, в морях — 0,3 мкг/л. Подземные водохранилища содержат до несколько десяток микрограммов на литр.
Серебро в ионной форме (при определённых концентрациях) имеет бактериостатический и бактерицидный эффект. Для того чтобы можно было стерилизовать воду при помощи серебра, его концентрация должна быть больше 2*10 -11 моль/л. Биологическая роль серебра в организм ещё недостаточно известна.
Предельно-допустимая концентрация серебра для водной среды
Предельно-допустимая серебра для водной среды — 0,05 мг/л.
Существенные количества сульфатов рассеиваются на поверхности Байкала и бассейнов рек, впадающих в Байкал, воздушными выбросами промышленных предприятий, ТЭЦ, котельных. На локальных участках вдоль побережья сульфат-ион может быть информативным индикатором антропогенного загрязнения, привносимого реками, подземными водами и прямым сбросом в Байкал недостаточно очищенных промышленных (с использованием серной кислоты и ее производных), сельскохозяйственных и бытовых стоков (от отходов органических веществ, содержащих серу).
Санитарная норма содержания сульфатов в питьевой воде (предельно допустимые концентрации) - не более 500 мг/дм 3 по СанПиН 2.1.4.1074-01 (М.:Госкомсанэпиднадзор,2001), ПДК для рыбохозяйственного производства - 100 мг/дм 3 , ПДК для вод Байкала - 10 мг/дм 3 , фоновые значения для Байкала - 5,5 мг/дм 3 . Степень вредности сульфатов по СанПиН - 4-й класс опасности (умеренно опасны по органолептическому признаку).
Предельно допустимые концентрации хлоридов в питьевой воде по СанПиН 2.1.4.1074-01 - не более 350 мг/дм 3 , ПДК для рыбохозяйственного производства - 300 мг/дм 3 , ПДК для вод Байкала - 30 мг/дм 3 , фоновые значения для Байкала - 0,4 мг/дм 3 . Степень вредности хлоридов по СанПиН - 4-й класс опасности (умеренно опасны по органолептическому признаку).
В природных водах встречается в очень незначительных концентрациях, зачастую недоступных существующим массовым методам анализа (сотые доли мг/дм 3). Увеличение концентрации ионов аммония и аммиака может наблюдаться в осенне-зимние периоды отмирания водных организмов, особенно в зонах их скопления. Уменьшение концентрации этих веществ происходит весной и летом в результате интенсивного их усвоения растениями при фотосинтезе. Прогрессирующее повышение концентрации аммоний-иона в воде указывает на ухудшение санитарного состояния водоема.
Норма содержания аммиака в воде (предельно допустимые концентрации) - не более 2 мг/дм 3 по азоту (ПДК и ориентировочные безопасные уровни воздействия вредных веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования, Минздрав, 1983г.), ПДК аммоний-иона для рыбохозяйственного производства - 0,5 мг/дм 3 , ПДК для вод Байкала - 0,04 мг/дм 3 , фоновые значения для Байкала - 0,02 мг/дм 3 .
Нитраты по классификации СанПиН 2.1.4.1074-01 относятся к 3-му классу опасности (опасны по органолептическому признаку).
Санитарная норма содержания нитратов в питьевой воде (ПДК) - не более 45 мг/дм 3 по СанПиН 2.1.4.1074-01, ПДК для вод Байкала - 5 мг/дм 3 , фоновые значения для Байкала - 0,1 мг/дм 3 .
Фосфат-ион, как и сульфат-ион, является информативным индикатором антропогенного загрязнения, которому способствует широкое применение фосфорных удобрений (суперфосфат и др.) и полифосфатов (как моющих средств). Соединения фосфора поступают в водоем при биологической очистке сточных вод.
Фосфаты по СанПиН 2.1.4.1074-01 отнесены к 3-му классу опасности (опасны по органолептическому признаку). Санитарная норма содержания фосфатов в питьевой воде (ПДК) - не более 3,5 мг/дм 3 , ПДК для рыбохозяйственного производства - 0,2 мг/дм 3 , ПДК для вод Байкала - 0,04 мг/дм 3 , фоновые значения для Байкала - 0,015 мг/дм 3 .
Примечание:
ПДК для вод Байкала приведены по документу "Нормы допустимых воздействий на экологическую
систему озера Байкал (на период 1987-1995гг.). Основные требования", который в настоящее время юридической силы не имеет.
Данный документ был утвержден
Президентом Академии наук СССР, академиком Г.И.Марчуком,
Министром мелиорации и водного хозяйства СССР Н.Ф.Васильевым,
Министром здравоохранения СССР, академиком Е.И.Чазовым,
Председателем Государственного комитета СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды, чл.-корр. АН СССР Ю.А.Израэлем,
Министром рыбного хозяйства СССР Н.И.Котляром.
Загрузка...