Тема 3. ВОДНЕ СЕРЕДОВИЩЕ МІСТА.

ВОДНЕ СЕРЕДОВИЩЕ МІСТА

Питання теми

Водні об’єкти міста та їх використання.

Джерела забруднення водних об’єктів на території міста.

Контроль якості водних об’єктів.

Поверхневий стік з території міста.

Методи захисту і відновлення підземних і поверхневих вод міста.

Основні терміни: зона санітарної охорони водозаборів, централізоване водопостачання, децентралізоване водопостачання, зона санітарної охорони водозаборів, водні ресурси, гранично допустима концентрація, гранично допустимі скиди, лімітуючий показник шкідливості, поверхневий стік, евтрофікація, деевтрофікація, самоочищення.

З давніх-давен міста створювались біля річок і озер, які були джерелом водопостачання, транспортними шляхами, використовувались для видалення твердих і рідких відходів. Це зумовлювало їх забруднення. Пройшло не одне тисячоліття перш ніж люди навчились запобігати забрудненню водних об’єктів, очищати і знешкоджувати стічні води. Але і сьогодні проблема збереження водних ресурсів дуже актуальна, оскільки для господарських і промислових потреб потрібна вода певної якості. Особливо відчутними проблеми водопостачанні і збереження водних об’єктів є на урбанізованих територіях.

Водні об’єкти міста та їх використання. До водних об’єктів міських територій відносяться водотоки, водойми, моря і підземні води.

Водотоки поділяють на річки, канали і струмки. Річки, в свою чергу, поділяють на великі, середні і великі. Канали - це штучні водотоки, які створюють для судноплавства, забезпечення водою, запобігання паводків. Струмки – це невеликі водотоки, які беруть початок від джерел.

Водойми поділяють на озера, водосховища і ставки.

Моря бувають відкриті (Чорне) і внутрішні ( Азовське).

Естуарії (лимани) – це ділянки де річки впадають в моря. Класифікують за геологічним режимом на стокові, припливно-відливні, наносні; за коливанням рівня на малі, середні і великі.

Підземні води поділяються на водоносні горизонти, басейни і родовища (місця зародження).

Джерела – це місця витікання підземних вод на поверхню. Утворюються на схилах, або при рухові води під напором. У джерелах вода така сама, як у водоносному горизонті, з якого вони виливаються.

Розташовані на території міста водні об’єкти використовують, в основному, для рекреації - купання, відпочинку, ловлі риби. Якість води у таких водоймах повинна відповідати нормам і вимогам комунально-побутового використання. Контроль якості води здійснює санепідемстанція.

Також, водні об’єкти міських територій використовуються для судноплавства. Спеціальні правила для судноплавства встановлює адміністрація.

Скидання стічних вод у водні об’єкти в межах міста, згідно із законодавством, заборонено. У випадку скидання стічних вод у міські водні об’єкти, склад стічних вод у місці скидання повинен відповідати якості води водних об’єктів комунально-побутового використання.

Водні об’єкти міських територій використовуються для водопостачання. Для централізованого водопостачання використовуються водні об’єкти, які відповідають нормам і вимогам комунально-побутового використання і знаходяться на екологічно благополучних територіях. Наприклад, водозабір Київського водопроводу знаходиться на р. Десна за 12 км від міста Києва, Харків забирає воду з р. Сіверський Донець за 24 км від міста.

В межах міста водозабір з поверхневих вод здійснюється у виняткових випадках. В такому разі навколо водозабору повинна бути зона санітарної охорони для забезпечення необхідного санітарно-епідеміологічного стану. Контроль якості води джерел централізованого водопостачання здійснюють санепідемстанція і підприємства, які експлуатують водозабори.

Недоліками централізованого водопостачання є хлорування води для знезараження та аварії трубопроводів.

Для постачання жителів міста якісною водою здійснюють децентралізоване водопостачання. Можливі такі варіанта децентралізованого водопостачання: розлив води у пляшки, розвезення машинами, пункти в житлових кварталах. Для децентралізоване водопостачання використовують води з артезіанських свердловин або очищені поверхневі води.

Переваги децентралізованого водопостачання: вода має кращу якість; економне використання води; захищеність на випадок аварій; автономність від інших свердловин і централізованого водопостачання, що підвищує надійність системи водопостачання; вода дешевша, ніж та, що продається в пляшках.

Незважаючи на переваги децентралізованого водопостачання, у містах воно є лише доповненням централізованого водопостачання і альтернативним джерелом чистої води у надзвичайних ситуаціях.

Міські водні об’єкти, також виконують архітектурно-планувальне та естетичне значення.

Джерела забруднення водних об’єктів на території міста. Системний підхід до вивчення якості води водних об’єктів передбачає їх розгляд як відкритих систем, в яких відбувається обмін речовин та енергії з навколишнім середовищем. Якість поверхневих вод визначається двома групами факторів: зовнішніми впливами у вигляді аллохтонних (тих, що надходять ззовні) джерел забруднення і внутрішніми процесами, які включають в себе самоочищення і утворення автохтонних (тих, що виникли у водному об’єкті) джерел забруднення.

За походженням джерела забруднення водних об’єктів поділяють на природні і антропогенні. До природних джерел забруднення відносять атмосферні (атмосферні опади), гідросферні (озера, притоки, ґрунтові води, які формують стік водного об’єкта) і літосферні (ерозія ґрунту і вимивання). До антропогенних джерел забруднення відносять промислові, комунальні, сільськогосподарські і транспортні стоки.

За локалізацією впливу на водні об’єкти поділяють на точкові (площа контакту з водним об’єктом менша площі забрудненої зони), лінійні (площа контакту з водним об’єктом має вигляд лінії) і площині (вплив розподілений по площі всього водного об’єкту).

За тривалістю дії джерела забруднення поділяють на постійні, періодичні та епізодичні.

Носіями забруднюючих речовин, як правило, є стічні, інфільтраційні і підземні, зрошувальні дренажні води, поверхневий стік і атмосферні опади.

Вплив на водні об’єкти може зумовлювати механічне, хімічне, фізичне і біологічне забруднення. Механічне забруднення – це забруднення твердими нерозчинними речовинами. Хімічне забруднення полягає у наднормативному вмісті хімічних речовин у воді. Фізичне забруднення – це підвищення температури води чи вміст радіонуклідів (радіоактивне забруднення). Біологічне забруднення супроводжується надходженням у водний об’єкт хвороботворних мікроорганізмів, яєць гельмінтів, грибів і дрібних водоростей.

Контроль якості водних об’єктів. Різні види водокористування зумовлюють різні вимоги до води. Отже, поняття якості води повинно бути пов’язане з її використанням.

Згідно Водного кодексу України якість води – це характеристика її властивостей і складу, яка визначає придатність для конкретного виду водокоритування.

Оскільки не існує єдиного показника, який міг би характеризувати весь комплекс характеристик води, оцінка якості ведеться на основі системи показників.

Показники якості води поділяються загальні і специфічні. До загальних відносяться показники характерні для всіх водних об’єктів (фізичні, бактеріологічні, гідробіологічні і хімічні показники). Присутність у воді специфічних показників зумовлена природними умовами та антропогенним впливом на водні об’єкти. Специфічними є деякі хімічні показники.До фізичних показників відносяться :

Температура води є результатом дії сонячної радіації, теплообміну з атмосферою, перенесення тепла течіями, надходження теплої води із зовнішніх джерел. Температура води вимірюється в градусах Цельсія (⁰С).

Запах води зумовлений специфічними речовинами, які надходять у воду в результаті життєдіяльності гідробіонтів, утворюються при розкладанні органічних речовин, потрапляють із зовнішніх джерел. Запах вимірюється в балах.

Прозорість води залежить від розсіювання сонячного світла у воді речовинами, які знаходяться у завислому чи колоїдному стані. Прозорість вимірюється в сантиметрах.

Колір води зумовлений наявністю органічних забарвлених речовин. Інтенсивне забарвлення зменшує прозорість води і вміст кисню. Колір вимірюється в градусах.

Вміст завислих частинок. Джерелами надходження завислих частинок є ерозія ґрунтів, вивітрювання гірських порід, донні відклади, продукти метаболізму і розкладання гідробіонтів, продукти хімічних реакцій, антропогенне забруднення. Завислі частинки негативно впливають на проникнення світла, погіршують умови життєдіяльності гідробіонтів, зумовлюють евтрофікацію. Вміст завислих частинок вимірюється в г/м³ (мг/л).

Бактеріологічні показники характеризують забруднення води патогенними мікроорганізмами. До бактеріологічних показників відносяться:

Колі-індекс – кількість бактерій кишечних паличок в 1 літрі води.

Колі-титр – кількість води, яка містить одну бактерію кишечної палички.

Чисельність лактозопозитивних кишечних паличок.

Чисельність коліфагів.

Гідробіологічні показники дають можливість оцінити якість води за тваринами і рослинами водних об’єктів. Це найбільш чутливі показники. Існує декілька підходів до гідробіологічної оцінки водних об’єктів.

Оцінка якості води за рівнем сапробності. Сапробність – це ступінь насичення води органічними речовинами. За рівнем сапробності водні об’єкти поділяють на полісапробні (найбільш забруднені), a-мезосапробні, b-мезосапробні і олігосапробні.

Кожному рівню сапробносі відповідають індикаторні організми-сапробіонти. На основі індикаторного значення організмів та їх кількості визначають індекс сапробності і рівень сапробності.

Оцінка якості води за видовою різноманітністю. При збільшенні забруднення водних об’єктів видова різноманітність, як правило, зменшується. Оцінку видової різноманітності здійснюють на основі індексів різноманітності (індекси Маргалефа, Шеннона).

Оцінка якості води за функціональними характеристиками водних об’єктів. Про якість води роблять висновок за величиною первинної продукції, інтенсивністю деструкції та іншими показниками.

Хімічні показники можуть бути загальними і специфічними. До загальних хімічних показників відносяться:

Розчинений кисень. Основними джерелами кисню у воді є газообмін з атмосферою, фотосинтез, талі і дощові води. Недостача кисню впливає на дихання гідро біонтів і окислення органічних сполук.

Хімічне споживання кисню (ХСК) – це кількість кисню, яка необхідна для хімічного окислення органічних і мінеральних речовин, які містяться в одиниці об’єму води. Величина ХСК характеризує загальне забруднення води.

Біологічне споживання кисню (БСК) – це кількість кисню, яка витрачається на біохімічне окислення органічних речовин, що містяться в одиниці об’єму за певний проміжок часу. На Україні БСК оцінюють за 5 діб (БСК₅) і за 20 діб (БСК₂₀) – повне. Величина БСК, також, характеризує загальне забруднення води органічними речовинами, які легко окислюються.

Водневий показник (рн). Залежить, в основному, від концентрації вугільної кислоти та її іонів, меншій мірі – від присутності гумінової кислоти.

Азот у водних об’єктах може перебувати у вигляді вільних молекул N₂, і різноманітних сполук у розчиненому, колоїдному чи завислому стані. Основними джерелами надходження азоту у воду є газообмін з атмосферою, розклад органічних речовин, атмосферні опади, діяльність людини. Азот відноситься до важливих лімітуючи біогенних елементів. Великий вміст азоту прискорює евтрофікацію водних об’єктів.

Фосфор в природних водах знаходиться у вигляді органічних і неорганічних сполук, які перебувають, в основному, у завислому стані. Сполуки фосфору надходять у воду в результаті розкладання органічних речовин, вивітрювання гірських порід, із донних відкладів, при діяльністі людини. Фосфор - лімітуючий біогенний елемент, який впливає на характер продукцій них процесів у водних об’єктах.

Мінеральний склад визначається за сумарним вмістом семи іонів: К⁺, Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Cl^-, SO₄^2-, HCO₃^-. Основним джерелом підвищення мінералізації води є ґрунтові води.

До специфічних хімічних показників якості води відносяться:

Феноли. Вміст фенолів у воді є результатом діяльність людини. Також, феноли утворюються при метаболізмі гідро біонтів і при біохімічному перетворенні органічних речовин. Феноли здійснюють токсичний вплив на гідро біонти і погіршують органолептичні властивості води.

Нафтопродукти. До нафтопродуктів відносяться палива, масла, бітуми. Джерелом надходження нафтопродуктів у водні об’єкти є витікання при їх добуванні, переробці і транспортуванні. Нафтопродукти токсично впливають на живі організми.

Поверхнево-активні речовини (ПАР) і синтетичні поверхнево-активні речовини (СПАР). Ці речовини токсично впливають гідробіонти, погіршують газообмін з атмосферою, зменшують інтенсивність процесів, які відбуваються у водних об’єктах, впливають на органолептичні властивості води.

Пестициди. Основним джерелом надходження пестицидів є поверхневий стік з сільськогосподарських територій. Пестициди характеризуються токсичним, мутагенним і кумулятивним впливом.

Важкі метали характеризуються токсичною і мутагенною дією, зменшують інтенсивність біохімічних процесів у водних об’єктах.

Хімічні показники вимірюються в г/м³, мг/дм³, мг/л.

Методика визначення якості води. У відповідності з Водним кодексом України оцінка якості води здійснюється на основі нормативів екологічної безпеки водокористування і екологічних нормативів якості води у водних об’єктах.

Оцінка якості води на основі нормативів екологічної безпеки водокористування. Діючі нормативи дають можливість оцінити якість води, яка використовується для комунально-побутового (рекреація, спорт), господарсько-питного (джерела водопостачання) і рибогосподарського (дві категорії) водопостачання.

Нормативну базу оцінки якості води складають загальні вимоги до складу і властивостей води, гранично допустимі концентрації і лімітуючий показник шкідливості.

Загальні вимоги визначають допустимий склад і властивості води, які оцінюються за фізичними, бактеріологічними і хімічними показниками.

Гранично допустима концентрація (ГДК)- це концентрація речовин у воді, яка не погіршує умови водокористування.

Лімітуючий показник шкідливості (ЛПШ) – це прояв шкідливості речовини при найменшій концентрації. У водних об’єктах комунально-побутового і господарсько-питного водопостачання виділяють три види ЛПШ – органолептичний, загальносанітарний і санітарно-токсикологічний. У водних об’єктах рибогосподарського водопостачання, крім названих, виділяють ще два види ЛПШ – токсикологічний і рибогосподарський.

Оцінка якості води на основі екологічних нормативів. Екологічні нормативи встановлюють для оцінки стану водних об’єктів на основі екологічної класифікації поверхневих вод. Система екологічної класифікації якості поверхневих вод включає три класифікаційні групи: сольового складу, еколого-санітарних показників і показників складу і біологічної дії специфічних речовин. В залежності від значення показників якості води поверхневі води відносять до певних категорій і класів якості води.

Поверхневий стік з території міста. Поверхневий стік міст і промислових площадок є джерелом забруднення і засмічення водних об’єктів. З поверхневим стоком (ПС) у водні об’єкти надходить більше 80% забруднюючих речовин. Контроль за відведенням забрудненого ПС регламентується ДСТУ 3013-95 “Правила контролю за відведенням дощових і снігових стічних вод з території міст і промислових підприємств”.

ПС включає дощові, талі і полив очні води. Він буває організований - збирається за допомогою каналів і направляється в каналізацію чи водний об’єкт і неорганізований - стікає по рельєфу місцевості.

Основними джерелами забруднення ПС є сміття, продукти ерозії, продукти розмивання дорожнього покриття, витікання нафтопродуктів, висипання сипучих речовин, атмосферні викиди. Формування ПС відбувається під впливом природних і антропогенних факторів.

Специфічними особливостями ПС є епізодичність надходження і різкі зміни кількості і вмісту забруднюючих речовин.

Методи захисту і відновлення підземних і поверхневих вод міста.

Між компонентами водної екосистеми постійно відбувається обмін речовин та енергії, який зумовлює її стійкість до зовнішніх впливів. Результатом обміну речовин та енергії є самоочищення водного об’єкта. Виділяють фізичне (газообмін на межі поділу повітря вода, сорбція, осадження), хімічне (фотоліз, гідроліз) і біологічне (здійснюється гідро біонтами) самоочищення. Самоочищення може здійснюватись лише тоді, коли вплив на водний об’єкт не перевищує його здатності до саморегулювання. Тому виникає проблема захисту водних об’єктів і відновлення деградованих екосистем. Для цього здійснюють такі заходи:

1) зменшення зовнішнього впливу на водні об’єкти. Основними заходами, які для цього здійснюються є дотримання нормативів гранично допустимих скидів, зміна технологій виробництв, повторне використання стічних вод, очистка стічних вод, санітарне прибирання міст;

2) інтенсифікація процесів, які відбуваються у водоймі. Для цього здійснюють вплив на абіотичні компоненти екосистем, змінюють гідрологічні умов (швидкість течії, форму поперечного розрізу русла, закріплюють берегові схили), відновлюють водойми (деевтрофування, видалення донних відкладів).

3) охорона підземних вод від вичерпання і забруднення. Основними заходами, які для цього здійснюють є обмеження режиму експлуатації водоносних горизонтів (контроль за кількісними показниками, вмістом мікро- і макроелементів), локалізація, ліквідація та запобігання появі нових техногенних джерел забруднення, створення зон санітарної охорони водозаборів (ЗСО) для захисту підземних вод від забруднення.

4) прогноз стану водойм. Для прогнозування стану водойм здійснюють моделювання гідрологічних процесів, забруднення, самоочищення, хімічного і біологічного очищення.

Найбільше значення мають прогноз у зв’язку з експлуатацією – визначення експлуатаційних запасів при найбільш раціональній організації водозаборів, прогноз забруднень і самоочищення.

Література: 1, 3, 4, 11.

Таким чином, з ростом благоустрою міст розташовані на території міста водойми набувають важливого ресурсного, архітектурно-планувального, рекреаційного і естетичного значення. Все це зумовлює погіршення якості води і зменшення запасів водних ресурсів. Для збереження природних вод на урбанізованих територіях потрібно здійснювати заходи спрямовані на збереження повітря і відновлення водних об’єктів.