Мероприятия по охране и регулированию качества воздушной среды

Раздел 3. Мероприятия  по охране и регулированию качества 
 
воздушной среды 
 
Классификация источников и видов загрязнения атмосферного воздуха. Загрязнение от автотранспорта. Загрязнение воздуха в помещениях. Принципы санитарно-гигиенического нормирования атмосферных загрязнений. Последствия загрязнения атмосферы для человека, флоры и фауны, а также материальных объектов городской среды. Мероприятия по охране атмосферного воздуха. 
 
 
Экологические проблемы городов, главным образом наиболее крупных из них, связаны с чрезмерной концентрацией на сравнительно небольших территориях населения, транспорта и промышленных предприятий, с образованием антропогенных ландшафтов, очень далеких от состояния экологического равновесия. 
 
Значение качества воздуха на жизнедеятельность организмов трудно переоценить. Чистый воздух состоит из невзаимодействующих между собой газов: азот - 78,08%, кислород – 20, 95%, СО₂ – 0,033%, аргон – 0,94% и остальные газы (водород, инертные газы и др.). В результате загрязнений состав и концентрация газов в атмосфере может меняться. Важно сознавать, что загрязнение атмосферы не одна, а множество примесей к основным компонентам воздуха. Загрязнители атмосферы подразделяются на первичные и вторичные. 
 
Первичные – это выбросы, непосредственно поступающие в атмосферу от различных источников. Это в значительной мере продукты сжигания угля, газа, бензина и др. жидкого топлива, а также отходов (бумаги, пластика и др.). Первичным источником загрязнения является дым, в котором содержатся взвеси. Вторичные – это продукты, образующиеся при химических взаимодействиях первичных загрязнителей в атмосфере. Они часто бывают более токсичными и опасными, чем первичные. 
 
Основными источниками загрязнения городской воздушной среды являются: автотранспорт, топливно-энергетический комплекс, промышленность, коммунально-бытовое хозяйство. 
 
В городской воздушной среде можно выделить 8 наиболее опасных загрязнителей атмосферы: 

1.  
   Взвеси и пыли. Представляют собой крошечные частицы и капли, находящиеся в воздухе во взвешенном состоянии. Мы наблюдаем их в виде дыма или смога. Взвеси могут переносить другие загрязнители, растворенные или адсорбированные в них или приставшие к их поверхности.
2.  
   Углеводороды и другие органические соединения. Эта группа включает в себя бензин, растворители и растворы органических веществ, находящиеся в атмосфере в виде паров. Большинство органических веществ окисляется О₃, О₂ и О. Продуктами окисления являются альдегиды и пероксиацилнитраты (ПАН), которые являются очень вредными веществами, раздражающими глаза, затрудняющими дыхание.
3.  
   Оксиды углерода, и в первую очередь, угарный газ СО.
4.  
   Оксиды азота: окись и двуокись азота, которые присутствуют также и приземном слое атмосферы в результате происходящих фотохимических реакций.
5.  
   Оксиды серы (в основном SO₂).
6.  
   Кислоты (H₂SO₄ и HNO₃).
7.  
   Свинец и другие тяжелые металлы.
8.  
   Озон и другие фотохимические окислители. 

 
Оценка уровня загрязнений: источник загрязнения, объем пространства рассеяния  и механизм удаления загрязнителей. Пороговый уровень загрязнения. Предельно допустимые концентрации (ПДК), предельно допустимые выбросы (ПДВ) и другие показатели качества воздушной среды. Комплексный индекс загрязнения атмосферы (ИЗА). 
 
^ Для санитарной оценки воздушной среды используют следующие показатели: 
 
ПДКр.з.- это ПДК химического вещества в воздухе рабочей зоны мг/м³. Эта концентрация при ежедневной (кроме выходных) работе в пределах 8 часов, но не более 40 часов в неделю, в течение всего рабочего стажа не должна вызывать заболевания или отклонения в состоянии здоровья. Рабочей зоной считается пространство высотой 2 метра над уровнем пола или площадки, на которой находятся места постоянного или временного пребывания работающих.  
 
ПДКа.в.- это максимальная концентрация в атмосфере, которая при воздействии на протяжении всей жизни человека не оказывает на него вредного влияния (в т.ч. последствия и на окружающую среду) мг/м³. 
 
ПДКм.р.- эта максимальная разовая концентрация (мг/м³).При вдыхании в течение 30 мин. не должна вызывать рефлекторных реакций в организме человека. 
 
ПДКс.с.- среднесуточная концентрация в атмосферном воздухе населенных мест мг/ м³. Эта концентрация не должна оказывать на человека прямого или косвенного вредного воздействия при долгом (годы) вдыхании. 
 
Кк. - коэффициент кумуляции – это отношение концентрации, вызывающей токсический эффект при однократном воздействии, к суммарной концентрации вещества, вызывающей этот же эффект при длительном воздействии. 
 
Для оценки санитарно-гигиенического состояния работы предприятий используется показатель ПДВ. ПДВ (т/год) – предельно допустимый выброс загрязняющих веществ в атмосферу, при котором обеспечивается соблюдение санитарно-гигиенических нормативов в воздухе населенных мест при наиболее неблагоприятных условиях для рассеивания. Строгое соблюдение величины ПДВ, устанавливаемого для каждого предприятия, обеспечивает выполнение санитарных нормативов и является сегодня одним из наиболее действенных средств охраны воздушного бассейна. 
 
Поступление в атмосферный воздух продуктов техногенеза увеличивает концентрацию в нем токсичных веществ часто до уровней, опасных по биологическому действию для человека, животных и растений. 
 
Оценивая степень загрязнения воздуха, измеренные значения концентраций вредных примесей сравнивают с максимальной разовой предельно допустимой концентрацией и определяют общее число случаев и максимальное превышение ПДК. Средние значения концентраций за определенный промежуток времени (месяц, год) сравнивают со среднесуточным значением ПДК, характеризующим допустимый уровень загрязнения длительного действия. 
 
На живые организмы в условиях загрязненной атмосферы одновременно действуют все находящиеся в воздухе токсичные компоненты, причем их совместное влияние может усиливать отрицательное воздействие каждого из них в отдельности. Эффектом суммации обладают диоксид серы и диоксид азота, оксид углерода, фенол и ряд других ассоциаций токсичных веществ. Состояние атмосферного воздуха, загрязненного несколькими веществами, оценивается с помощью комплексного показателя – индекса загрязнения атмосферы (ИЗА). 
 
Выделяются следующие группы мероприятий по охране воздушного бассейна: технологические, архитектурно-планировочные, санитарно-технические, инженерно-организационные. 
 
^ Технологические мероприятия включают в себя: 

•  
  создание малоотходных технологических процессов на основе разработки принципиально новых технологий и технологических средств, комплексного использования сырья и утилизации отходов производства, повышение эффективности работы газопылеулавливающих установок, организации ТПК с замкнутой системой материального баланса вещества, включая отходы производства;
•  
  замену местных котелен на централизованное тепло от крупных ТЭЦ и ТЭС;
•  
  замену топлива: предпочтительнее топливо с меньшим количеством продуктов сгорания (вместо угля и мазута – природный газ);
•  
  предварительную очистку сырья и топлива от вредных примесей, в частности снижение содержания серы в топливе;
•  
  электрофикацию производства, транспорта и быта, замену пламенного нагрева электрическим;
•  
  использование трубопроводов, гидро- и пневмотранспорта для пылящих материалов;
•  
  замену прерывистых технологических процессов непрерывными.

 
Самой действенной мерой охраны атмосферного воздуха является строительство  предприятий, работающих по принципу малоотходной технологии, с замкнутыми технологическими процессами, с исключением выбросов в атмосферу от сопутствующих  цехов и производств (абгазов, хвостовых газов). Одним из перспективных направлений газоочистки является применение системы каталитического дожигания для очистки паров растворителей красок, содержащих органические и неокисленные вещества: эфиры, углеводороды, толуол, ксилол и др. воздух, загрязненный парами, вентилятором подается в теплообменник, нагревается там до 350°С за счет тепла очищенного воздуха, затем поступает в гонку-нагреватель, где в результате сжигания природного газа температура его повышается до 450°С. Далее в контактном аппарате в присутствии катализатора загрязненные вещества окисляются до углекислого газа и паров воды. Очищенный воздух (степень очистки 99%) охлаждается в теплообменнике и выбрасывается в атмосферу.  
 
Немалое практическое значение имеют и профилактические мероприятия, заключающиеся в улучшении условий сжигания топлива, в совершенствовании конструкций фильтров и другого газопылеулавливающего оборудования, герметизации технологических линий и т. д. 
 
На строительной площадке в результате работы автотранспорта и других механизмов зачастую значительно повышается концентрация загрязнений. Необходимо переводить на электропривод электросварочные аппараты, грузоподъемные механизмы, компрессоры, насосы, сваебойные агрегаты, средства малой механизации, бульдозеры экскаваторы, ныне работающие в основном на двигателях внутреннего сгорания. 
 
^ Архитектурно-планировочные мероприятия. 
 
В эту группу входит комплекс приемов, включающий зонирование территории города, борьбу с природной запыленностью, рациональное размещение предприятий, организацию санитарно-защитных зон, планировку жилых районов, озеленение населенных мест. 
 
Согласно требованиям СН 245-71, в целях снижения вредного влияния выбрасываемых в атмосферу пыли и газов на здоровье людей промышленные предприятия, загрязняющие воздух, надо располагать вдали от жилых массивов, с подветренной стороны и отделять санитарно-защитными зонами. В санитарно-защитной зоне высаживаются деревья и кустарники, создаются лесопарки. В этих зонах можно располагать склады, гаражи, пожарные депо, прачечные и др. 
 
В зависимости от вредности выбрасываемых веществ и степени их возможной очистки каждое промышленное предприятие относится к тому или иному классу. В соответствии с классом устанавливают следующие размеры санитарно-защитных зон: 1 класс - 1000 м; II класс - 500; III класс - 300; IV класс - 100; V класс - 50 м.  
 
Новые города делятся на зоны: селитебные (жилые), где зеленые насаждения должны составлять 30%, промышленные (в том числе ТЭС), коммунально- складские (в том числе гаражи, автопарки и др.), внешнего транзита (порты, вокзалы, аэродромы). 
 
Зеленые насаждения в городах, промышленных зонах и санитарно-защитных зонах очищают воздух от газов, обогащают его кислородом. Очень важно озеленение санитарно-защитных зон. На расстоянии 500 м от  
предприятия при отсутствии озеленения загрязнение воздуха SO, H2S в 2 раза ниже, чем у источника загрязнения, а при наличии озеленения в 3-4 раза ниже. При озеленении санитарной зоны между деревьями следует высаживать кустарники. Вертикальное озеленение вьющимися растениями не только украшает здание, но и удлиняет срок его службы. 
 
^ Санитарно-технические мероприятия 
 
Эта группа включает специальные меры по защите воздушного бассейна с помощью очистных сооружений. Для очистки промышленных выбросов используются различные конструкции очистных сооружений, которые отличаются принципом работы, эффективностью. 
 
^ Очистка выбросов от пыли 
 
Для очистки выбросов от пыли применяются пылеулавливающие аппараты: пы-леосадочные камеры, циклоны, матерчатые фильтры, мокрые скрубберы, электрофильтры.  
 
Очистка выбросов от газов и аэрозолей осуществляется на основе следующих технологических процессов: абсорбции, адсорбции; каталитического сжигании и термического обезвреживания, окисления, озонирования. К технологическим методам очистки оксидов азота относят: 

•  
  сжигание топлива с малыми избытками воздуха, что позволяет снизить количество образовавшихся оксидов N на 15%;
•  
  ступенчатое сжигание топлива (снижение оксидов азота на 30%);
•  
  использование специальных горелок (снижение на 50%);
•  
  рециркуляция продуктов сгорания в топку до 25 – 30% (это снижает выбросы NOx на 25 – 40%);
•  
  комплексное использование специальных горелок и усовершенствованное ступенчатое сжигание (снижение выбросов на 80%). Основным методом очистки дымовых газов от оксидов азота является пропускание продуктов сгорания через адсорбент, поглощающий 96 – 97% оксидов азота. В настоящее время разработаны и внедрены дешевые адсорбенты в виде полукокса, получаемого из бурого угля. 

 
^ Очистка выбросов от АЭС. На АЭС в помещениях, где расположены ядерные реакторы, кроме обще-обменной приточно-вытяжной вентиляции имеется местная специальная вентиляционная вытяжная система для отсоса воздуха из реактора. Удаляемый воздух очищают от аэрозолей тканевыми фильтрами-поглотителями. Для уменьшения активности инертных газов, выбрасываемых в атмосферу, их выдерживают в спец. емкостях- газгольдерах (там они распадаются, образуя новые радиоактивные аэрозоли с меньшей активностью, которые улавливаются фильтрами). Иногда вместо газгольдеров применяют адсорберы, где одновременно с выдержкой (радиоактивным распадом радиоактивных газов) происходит химическая адсорбция газов. Затем воздух из системы специальной вентиляции выбрасывается в трубу. Количество ожидаемых радиоактивных выбросов подсчитывается в предположении нарушения определенного режима. 
 
^ Борьба с загрязнениями от автомобильных выбросов 
 
Основным источником углеводородов СО, оксидов азота, приводящих к повышению приземного содержания О₃ и пероксиацилнитратов, признаны выхлопные газы транспортных средств. Наблюдения показали, что в домах, расположенных рядом с большой дорогой (до 10 м), жители болеют раком в 3 - 4 раза чаще, чем в домах, удаленных от дороги на расстояние 50 м. Транспорт отравляет также водоемы, почву и растения. 
 
Токсичными выбросами двигателей внутреннего сгорания (ДВС) являются отработавшие и картерные газы, пары топлива из карбюратора и топливного бака. Основная доля токсичных примесей поступает в атмосферу с отработавшими газами ДВС. С картерными газами и парами топлива в атмосферу поступает приблизительно 45 % углеводородов от их общего выброса. 
 
Количество вредных веществ, поступающих в атмосферу в составе отработавших газов, зависит от общего технического состояния автомобилей и, особенно, от двигателя - источника наибольшего загрязнения. Так, при нарушении регулировки карбюратора выбросы оксида углерода увеличиваются в 4...5 раза. Применение этилированного бензина, имеющего в своем составе соединения свинца, вызывает загрязнение атмосферного воздуха весьма токсичными соединениями свинца. Около 70 % свинца, добавленного к бензину с этиловой жидкостью, попадает в виде соединений в атмосферу с отработавшими газами, из них 30 % оседает на земле сразу за срезом выпускной трубы автомобиля, 40 % остается в атмосфере. Один грузовой автомобиль средней грузоподъемности выделяет 2,5...3 кг свинца в год. Концентрация свинца в воздухе зависит от содержания свинца в бензине. Исключить поступление высокотоксичных соединений свинца в атмосферу можно заменой этилированного бензина неэтилированным.  
 
Кратко охарактеризуем основные направления решения проблемы уменьшения загрязнения окружающей среды автотранспортом. 
 
^ Совершенствование двигателя внутреннего сгорания. Это технически вполне реальное направление может снизить удельное потребление топлива на 10—15%, а также уменьшить объемы выбросов на 15—20%. В частности, это каталитический преобразователь, включенный в систему выпуска до глушителя. В нем располагается блок носителя с многочисленными продольными порами, покрытые тончайшим слоем платинового катализа стали. Когда выхлопные газы проходят через него, катализатор стимулирует окисление углеводородов и СО до СО₂. Бесспорно, что этот путь может стать весьма эффективным в самое ближайшее время, поскольку не требует серьезных перестроек ни в автомобилестроении, ни в системе обслуживания и эксплуатации автомобиля. Здесь следует лишь учесть то, что реальный экологический эффект этих мероприятий не столь высок, как представляется на первый взгляд, поскольку, например, снижение объемов выбросов угарного газа в значительной мере восполняется увеличением выбросов оксидов азота. К сожалению, проблема уменьшения выбросов оксидов азота пока не решена. Разработанные технологии уменьшения выбросов этих оксидов привели к увеличению расхода топлива (и уменьшению КПД ДВС), а значит и увеличению размера автомобиля. 
 
^ Перевод двигателя внутреннего сгорания на газообразное топливо. Существующий многолетний опыт эксплуатации автомобиля на пропан-бутановых смесях показывает высокий экологический эффект. В автомобильных выбросах резко снижается количество угарного газа, тяжелых металлов и углеводородов, однако уровень выбросов окислов азота остается достаточно высоким. Кроме того, применение газовых смесей пока возможно лишь на грузовых автомобилях и требует налаживания системы газозаправочных станций, поэтому возможности данного решения в настоящее время еще ограничены. 
 
^ Перевод двигателя внутреннего сгорания на водородное топливо часто рекламируется как чуть ли не идеальное решение проблемы, однако при этом часто забывают, что окислы азота образуются и при использовании водорода и что добыча, горение и транспортировка больших объемов водорода связаны с большими техническими трудностями, небезопасны и весьма накладны в экономическом отношении. В городе, насчитывающем несколько сот тысяч автомобилей, пришлось бы иметь громадные запасы водорода, одно хранение которых потребовало бы (для обеспечения безопасности населения) отчуждения громадных территорий. Если учесть при этом, что это дополнялось бы развитой сетью заправочных станций, то такой город был бы весьма небезопасен для его жителей. Даже если предположить, что будет найдено экономически приемлемое решение проблемы хранения водорода (в том числе в самих автомобилях) в связанном состоянии, то эта проблема, по нашему мнению, едва ли будет перспективной в ближайшие десятилетия. 
 
^ Замена автомобиля электромобилем также весьма интенсивно рекламируется в популярной литературе, однако в настоящее время она столь же мало реальна, 
как и предыдущее предложение. Во-первых, даже самые совершенные аккумуляторы наряду со значительным собственным весом, ухудшающим параметры автомобиля, требуют для своей зарядки энергии в несколько раз больше, чем ее затрачивает при равной работе обычный автомобиль. Тем самым электромобиль, являясь самым расточительным, в энергетическом отношении, средством транспорта, снижая загрязнение среды в месте своей эксплуатации, резко увеличивает его в месте производства энергии. Во-вторых, производство аккумуляторов требует значительного количества ценных цветных металлов, дефицит которых растет едва ли не быстрее, чем дефицит нефти и газа. И, в-третьих, электромобиль, практически «чистый» для городской улицы, не является таковым для самого автомобилиста, поскольку при работе аккумуляторов происходит постоянное выделение многих токсичных веществ, которые неизбежно попадают в салон электромобиля. Даже если предположить, что все вышеуказанные проблемы были бы технически разрешены, следует учесть, что на перестройку всей автомобильной промышленности, смену автопарка, перестройку систем обслуживания и эксплуатации транспортных средств потребовались бы не один десяток лет и несколько десятков, если не сотен миллиардов долларов. Поэтому аккумуляторный автомобиль едва ли сможет стать перспективным решением проблемы загрязнения окружающей среды автотранспортом. 
 
Помимо разобранных выше существуют десятки других технических решений, многие из которых доводятся до опытных образцов. Среди них есть как бесперспективные, например автомобиль с маховиковым аккумулятором, который может хорошо двигаться лишь по идеально ровной и прямой дороге - в противном случае гироскопический эффект маховика будет серьезно мешать управлению, так и достаточно перспективные «гибридные» конструкции. Среди последних весьма любопытна идея грузового троллейбуса с аккумулятором для межлинейных передвижений, реализация которой, при условии совершенствования токоприемников и реконструкции токоприводов, может резко уменьшить загрязнение воздушного бассейна, в особенности в центрах городов. 
 
^ Инженерно-организационные мероприятия 
 
 
В том случае, когда существующие методы очистки не обеспечивают санитарных норм, прибегают к инженерно-организационным мероприятиям. Снижение интенсивности движения транспорта на отдельных перегруженных городских магистралях, увеличение высоты труб, через которые осуществляются газопылевые выбросы в атмосферу, повышение скорости движения газов по этим трубам и пр. – все это относится к инженерно-организационным мероприятиям. 
 
Загрязнения автотранспортом зависят от организации дорожного движения; они возрастают при торможении, на малых оборотах движения и т. д. Эта проблема решается путем развязки пересечения дорог в разных уровнях, создания на дорогах «зеленой волны», прокладки трассы дорог в выемках.  
 
Разработаны новые системы регулирования уличного движения, которые сводят к минимуму возможность образования пробок, потому что, останавливаясь, а затем набирая скорость, автомобиль выбрасывает в несколько раз больше вредных веществ, чем при равномерном движении. 
 
^ Охрана атмосферного воздуха 
 
Атмосферный воздух является одним из основных жизненно важных элементов окружающей среды. Закон РФ «Об охране атмосферного воздуха» охватывает проблему. Он обобщил требования, выработанные в предшествующие годы и оправдавшие себя на практике. Например, введение правил о запрещении ввода в действие любых производственных объектов (вновь созданных или реконструированных), если они в процессе эксплуатации станут источниками загрязнений или иных отрицательных воздействий на атмосферный воздух. Получили дальнейшее развитие правила о нормировании предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе. 
 
Государственным санитарным законодательством только для атмосферного воздуха были установлены ПДК для большинства химических веществ при изолированном действии и для их комбинаций, в том числе синергетиков. 
 
Гигиенические нормативы - это государственное требование к руководителям предприятий. За их выполнением должны следить органы государственного санитарного надзора Министерства здравоохранения и Государственный комитет по экологии. 
 
Большое значение для санитарной охраны атмосферного воздуха имеет выявление новых источников загрязнения воздушной среды, учет проектируемых, строящихся и реконструируемых объектов, загрязняющих атмосферу, контроль за разработкой и реализацией генеральных планов городов, поселков и промышленных узлов в части размещения промышленных предприятий и санитарно-защитных зон. 
 
В Законе «Об охране атмосферного воздуха» предусматриваются требования об установлении нормативов предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Такие нормативы устанавливаются для каждого стационарного источника загрязнения, для каждой модели транспортных и других передвижных средств и установок. Они определяются с таким расчетом, чтобы совокупные вредные выбросы от всех источников загрязнения в данной местности не превышали нормативов ПДК загрязняющих веществ в воздухе. Предельно допустимые выбросы устанавливаются с учетом предельно допустимых концентраций. 
 
Очень важны требования Закона, относящиеся к применению средств защиты растений, минеральных удобрений и других препаратов. Все законодательные меры составляют систему профилактического характера, направленную на предупреждение загрязнения воздушного бассейна. 
 
Закон предусматривает не только контроль за выполнением его требований, но и ответственность за их нарушение. Специальная статья определяет роль общественных организаций и граждан в осуществлении мероприятий по охране воздушной среды, обязывает их активно содействовать государственным органам в этих вопросах, так как только широкое участие общественности позволит реализовать положения этого закона. Так, в нем сказано, что государство придает большое значение сохранению благоприятного состояния атмосферного воздуха, его восстановлению и улучшению для обеспечения наилучших условий жизни людей - их труда, быта, отдыха и охраны здоровья. 
 
Антропогенные процессы загрязнения воздушного бассейна в большинстве случаев поддаются управлению. Экологическая практика в России и за рубежом показала, что ее неудачи связаны с неполным учетом негативных воздействий, неумением выбрать и оценить главные факторы и последствия, низкой эффективностью использования результатов натурных и теоретических экологических исследований при принятии решений, недостаточной разработанностью методов количественной оценки последствий загрязнения приземной атмосферы и других жизнеобеспечивающих природных сред. 
 
Во всех развитых странах приняты законы об охране атмосферного воздуха. Они периодически пересматриваются с учетом новых требований к качеству воздуха и поступления новых данных о токсичности и поведении загрязняющих веществ в воздушном бассейне. Улучшение качества воздуха на территории России имеет важное социально-экономическое значение. Это обусловлено многими причинами, и, прежде всего, неблагополучным состоянием воздушного бассейна мегаполисов, крупных городов и промышленных центров, в которых проживает основная часть квалифицированного и трудоспособного населения.  
 
 
^ Раздел 4. Мероприятия по охране и регулированию качества  
 
водной среды 
 
Роль поверхностных и подземных вод в формировании качества городской среды. Источники загрязнения городской водной среды.Хозяйственно-питьевые, коммунально-бытовые и др. виды водоснабжения. Последствия загрязнения водной среды. Принципы санитарно-гигиенического нормирования водной среды.. Понятие о поясах санитарной защиты, прибрежных полосах и водоохранных зонах. СПравила охраны поверхностных и подземных источников водоснабжения. Основные принципы очистки сточных вод от загрязнений. 
 
К водным объектам, расположенным в городской черте, относятся поверхностные водные объекты: водостоки, водоемы, моря и подземные воды. Территория, сток с которой формируется водный объект, называется водосборной площадью. Водотоки подразделяются на реки, каналы, ручьи; водоемы - на озера, водохранилища, пруды. 
 
Реки - это водные потоки, текущие постоянно или большую часть времени года по поверхности суши, питающиеся стоком атмосферных осадков со своего водосбора в разработанных ими долинах. Ручей - небольшой постоянный или временный водный поток, образованный стеканием снеговых или дождевых вод, или выходами на поверхность подземных вод. Городские каналы - искусственные водотоки, прокладываемые для судоходства, переброски стока рек или для предотвращения наводнений. Русло канала делается из ж/б, реже - из каменной кладки, в отдельных местах канал забирается в трубу. Моря подразделяются на: окраинные, внутренние и территориальные. Учитывая область реки, впадающей в море безрукавным руслом, называется эстуарием или лиманом. 
 
Подземные воды подразделяются на: водоносные горизонты и комплексы, образуя в пространстве бассейны и месторождения. Подземные воды, изливающиеся на поверхность, называются родниками. 
 
На современном этапе определяются два направления рационального использования водных ресурсов: 

1.  
   Использование и расширенное воспроизводство ресурсов пресных вод;
2.  
   Разработка новых технологических процессов, позволяющих предотвратить загрязнение водоемов и свести к минимуму потребление свежей воды.

 
Качество природных вод зависит  от совокупности физико-географических условий (климат, рельеф местности, почвенный  покров, характер прибрежной растительности, площадь стока, особенность его  строения и т.д.), биологических процессов, протекающих в водоёме и деятельности человека (регулирование речного  стока, сброс сточных вод, судоходство). При этом под качеством воды понимают совокупность её свойств, обусловленных  характером содержащихся в воде примесей. 
 
Состав природных вод оценивают физическими, химическими и санитарно-гигиеническими показателями. Физические показатели — температура, содержание взвешенных веществ, цвет, запах и привкусы. Химический состав вод характеризуется ионным составом, жесткостью, щелочностью, окисляемостью, pH, сухим остатком, общим солесодержанием, растворенностью O₂, H₂S, Cl₂, CO₂. 
 
Санитарно-бактериологическими показателями качества вида являются коли-индекс, коли-титр и микробное число. Эти показатели являются самыми важными индикаторами. Минимальное кол-во воды (мл), в котором обнаруживается одна кишечная палочка называется коли-тиром, а их кол-во в одном литре - коли-индексом. Микробное число - бактериальных клеток в одном литре. Загрязняющие вещества, попадая в природные водоёмы, приводят к качественным изменениям воды, которые в основном проявляются в изменении физических свойств воды, в частности, появление неприятных запахов, привкусов и т.д., в изменении химического состава воды, в частности, появление в ней вредных веществ, в наличии плавающих веществ на поверхности воды и откладывании их на дне водоёмов. 
 
Производственные сточные воды загрязнены в основном отходами и выбросами производства. Количественный и качественный состав их разнообразен и зависит от отрасли промышленности, её технологических процессов; в т.ч. и токсические, и содержащие яды. 
 
Рост населения, расширение старых и возникновение новых городов значительно увеличили поступление бытовых стоков во внутренние водоемы. Эти стоки стали источником загрязнения рек и озер болезнетворными бактериями и гельминтами. В еще большой степени загрязняют водоемы моющие синтетические средства, широко используемые в быту. Они находят широкое применение также в промышленности и сельском хозяйстве. Содержащиеся в них химические вещества, поступая со сточными водами в реки и озера, оказывают значительное влияние на биологический и физический режим водоемов. В результате снижается способность вод к насыщению кислородом, парализуется деятельность бактерий, минерализующих органические вещества. 
 
Загрязнение водного бассейна в городах следует рассматривать в двух аспектах: загрязнение воды в зоне водопотребления и загрязнение водного бассейна в черте города за счет его стоков. 
 
Загрязнение воды в зоне водопотребления является серьезным фактором, ухудшающим экологическое состояние городов. Оно производится как за счет сброса части неочищенных стоков городов и предприятий, расположенных выше зоны водозабора данного города и загрязнения воды речным транспортом, так и за счет попадания в водоемы части удобрений и ядохимикатов, вносимых на поля. Причем, если с первыми видами загрязнения можно путем строительства очистных сооружений бороться эффективно, то предотвратить загрязнение водного бассейна, производимое сельскохозяйственными мероприятиями, очень сложно. В зонах повышенного увлажнения около 20% удобрений и ядохимикатов, вносимых в почву, попадают в водотоки. Это в свою очередь, может приводить к эвтрофикации водоемов, которая еще больше ухудшает качество воды. 
 
Важно заметить, что водоочистные сооружения водопроводов не в состоянии очистить питьевую воду от растворов указанных веществ, поэтому питьевая вода может содержать их в себе в повышенных концентрациях и отрицательно повлиять на здоровье человека. Рост химизации сельского хозяйства неизбежно будет приводить к увеличению количества удобрений и ядохимикатов, вносимых в почву, и соответственно с этим их концентрация в воде будет увеличиваться. 
 
Борьба с таким видом загрязнений требует использования удобрений и ядохимикатов в зонах водосбора исключительно в гранулированной форме, разработки и внедрения быстроразлагающихся ядохимикатов, а также биологических методов защиты растений. 
 
Города также являются мощными источниками загрязнения водного бассейна. В крупных городах в расчете на одного жителя (с учетом загрязненных поверхностных стоков) ежесуточно сбрасывается в водоемы около 1 метра³ загрязненных стоков. Поэтому города нуждаются в мощных очистных сооружениях, эксплуатация которых вызывает немалые трудности. Так, при работе станции биологической очистки сточных вод городов образуется около 1,5-2 т. отработанного ила в год в расчете на одного жителя. Использование этого ила в качестве удобрения для столовых сельскохозяйственных культур недопустимо, так как он содержит в себе большое количество токсических веществ, не подлежащих разложению. В настоящее время такой ил складируется на суше, занимая значительные территории, и вызывает загрязнение почвенных вод. Причем из ила прежде всего вымываются наиболее токсические элементы, содержащие соединения тяжелых металлов. Наиболее перспективным решением этой проблемы является внедрение в практику технологических систем, предусматривающих получение из ила газа с последующим сжиганием остатков иловой массы. 
 
В России действуют нормы качества воды водоемов и водотоков для условий хозяйственно-питьевого, коммунально-бытового ирыбохозяйственного водопользования. 
 
К хозяйственно-питьевому относятся использование водных объектов и их участков в качестве источника хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для предприятий пищевой промышленности. 
 
Коммунально-бытовое водопользование – это использование водных объектов для купания, занятия спортом и отдыха населения. Такие же нормативы качества вод устанавливаются для всех участков водных объектов, находящихся в черте населенных мест, независимо от вида их использования, а также для полива территорий. 
 
Рыбохозяйственное водопользование – использование водных объектов для обитания, размножения и миграции рыб и др. водных организмов. 
 
 
^ Охрана и регулирование качества вод 
 
Под охраной вод понимают систему мер, на предотвращение, ограничение и устранение последствий загрязнения, засорения и истощения. 
 
Загрязнение означает присутствие компонентов, вызывающих нарушение норм качества вод, засорение - накопление в воде посторонних предметов, истощение - уменьшение минимального допустимого стока поверхностных вод или сокращение запасов подземных вод. 
 
Под регулированием качества понимают воздействие на факторы, влияющие на состояние водного объекта с целью соблюдения норм качества воды. Улучшение качества поверхностных вод способствуют определенные предупредительные, организационные и технические мероприятия. Один из них - поддержание и восстановление самоочищающей способности водоемов, в том числе за жизнедеятельность высших водных растений, насыщающих воду кислородом, под действием которого снижается содержание Mg⁺² и Ca⁺².  
 
С целью предотвращения загрязнения, засорения и истощения водных объектов, а также сохранения среды объектов животного и растительного мира на территории, прилегающей к акваториям рек, озер, водохранилищ, прудов, размещенных в городской черте и сопредельных территориях, нормативными актами устанавливается водоохранная зона со специальным режимом хозяйственной деятельности. В пределах водоохранных зон устанавливаются прибрежные защитные полосы, на территории которых вводятся дополнительные ограничения природопользования. Эти зоны включают: пойму рек, надпойменные территории, бровки и крутые склоны коренных берегов, участки эродированных земель, балки протяженностью более 10 км или любой протяжённости, но при крутизне склонов более 8 градусов. 
 
Водоохранная зона устанавливается от среднего летнего уреза воды: для рек длиной более 50 км минимум шириной 300 м, менее 50 км - 200 м, мене 25 км - 100 м. Максимальная ширина водоохранной зоны может быть 1,5 — 2 км за счёт широкой поймы, эрозированных склонов коренного берега и тому подобное. Для озёр и водохранилищ водоохранная зона зависит от площади акватории и изменяется от 300 до 500 м; для прудов при небольших площадях акватории изменяется от 50 до 100 м. При сложившейся городской застройке ширина водоохранной зоны водных объектов не нормируется, а устанавливается с учётом экологической ситуации и архитектурно-планировочной организации территории: размещения поверхностей с твёрдым покрытием, условий отведений и очистки поверхностного стока, рекреационного значения. 
 
В пределах водоохранных зон запрещается строительство новых и расширение существующих предприятий, размещение складов для хранения ядохимикатов, удобрений (а также их применение для борьбы с вредителями болезнями с/х), устройство взлётно-посадочных полос, для авиационно-химических работ, размещение животноводческих ферм, стоянка, заправка, мойка и ремонт автотракторного парка. 
 
По границе прибрежной полосы устанавливаются водоохранные знаки. При наличии в городской черте ливневой канализации и набережной границу прибрежной защитной полосы допускается совмещать с парапетом, внешней кромкой газона или тротуара. Так например, для г. Москвы прибрежная защитная полоса на участках рек, не имеющих обустроенных набережных, установлены в размере для: реки Москвы — 100 м, реки Яузы — 50 м, остальных -35м; для обустроенных участков водоёмов и водотоков 25 м. В пределах прибрежных полос дополнительно запрещается распашка земель, выпас скота, применение ядохимикатов и удобрений, производство строительных работ, устройство баз отдыха и палаточных городков. 
 
В водоохранной зоне малой реки создают систему защитных лесных насаждений, которая включает: прирусловые лесные полосы; пойменные лесные насаждения; насаждения на террасах и коренных берегах речных долин (включая прибровочные лесополосы); насаждения в оврагах и балках, включённых в водоохранную зону. 
 
Прирусловые лесные полосы обычно создают из двух поясов: 
 
- берегоукрепительного (три и более рядов ив) 
 
- ветроломного (от 6 до 20 рядов ветлы, тополей и др.) 
 
Для подземных вод основными отрицательными последствиями антропогенного воздействия являются: загрязнение и истощение. Под охраной подземных вод понимается комплекс мероприятий, направленных на сохранение качественного и количественного состояния подземных вод.  
 
Водоохранные мероприятия по защите подземных вод от загрязнения подразделяются на: профилактические и специальные. Проведение специальных мероприятий требует больших затрат, зачастую представляет собой сложную и громоздкую техническую систему, включающую обязательную очистку откачиваемых загрязнённых вод. Поэтому в охране подземных вод наиболее важными являются предупредительные мероприятия, не допускающие их загрязнения. 
 
Причинами истощения подземных вод могут быть вырубка лесов, распашка земель, спрямление и отвод рек, отбор подземных вод водозаборами, дренажами и т.п. 
 
^ Методы очистки сточных вод 
 
В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно-бытовые сбросы были невелики, реки сами справлялись с ними. В наш индустриальный век в связи с резким увеличением отходов водоемы уже не справляются со столь значительным загрязнением. Возникла необходимость обезвреживать, очищать сточные воды и утилизировать их. 
 
Очистка сточных вод – обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ. Освобождение сточных вод от загрязнения - сложное производство. В нем, как и в любом другом производстве имеется сырье (сточные воды) и готовая продукция (очищенная вода) 
 
Методы очистки сточных вод можно разделить на механические, химические, физико-химические и биологические, когда же они применяются вместе, то метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным. Применение того или иного метода в каждом конкретном случае определяется характером загрязнения и степенью вредности примесей. 
 
Сущность механического метода состоит в том, что из сточных вод путем отстаивания и фильтрации удаляются механические примеси. Грубодисперсные частицы в зависимости от размеров улавливаются решетками, ситами, песколовками, септиками, навозоуловителями различных конструкций, а поверхностные загрязнения нефтеловушками, бензомаслоуловителями, отстойниками и др. Механическая очистка позволяет выделять из бытовых сточных вод до 60-75% нерастворимых примесей, а из промышленных до 95%, многие из которых как ценные примеси, используются в производстве. 
 
^ Химический метод заключается в том, что в сточные воды добавляют различные химические реагенты, которые вступают в реакцию с загрязнителями и осаждают их в виде нерастворимых осадков. Химической очисткой достигается уменьшение нерастворимых примесей до 95% и растворимых до 25% 
 
При физико-химическом методе обработки из сточных вод удаляются тонкодисперсные и растворенные неорганические примеси и разрушаются органические и плохоокисляемые вещества, чаще всего из физико-химических методов применяется коагуляция, 
окисление, сорбция, экстракция и т.д. Широкое применение находит также электролиз. Он заключается в разрушении органических веществ в сточных водах и извлечении металлов, кислот и других неорганических веществ. Электролитическая очистка осуществляется в особых сооружениях - электролизерах. Очистка сточных вод с помощью электролиза эффективна на свинцовых и медных предприятиях, в лакокрасочной и некоторых других областях промышленности.  
 
Загрязненные сточные воды очищают также с помощью ультразвука, озона, ионообменных смол и высокого давления, хорошо зарекомендовала себя очистка путем хлорирования. 
 
Среди методов очистки сточных вод большую роль должен сыграть биологический метод, основанный на использовании закономерностей биохимического и физиологического самоочищения рек и других водоемов. Есть несколько типов биологических устройств по очистке сточных вод: биофильтры, биологические пруды и аэротенки. 
 
В биофильтрах сточные воды пропускаются через слой крупнозернистого материала, покрытого тонкой бактериальной пленкой. Благодаря этой пленке интенсивно протекают процессы биологического окисления. Именно она служит действующим началом в биофильтрах. 
 
В биологических прудах в очистке сточных вод принимают участие все организмы, населяющие водоем. 
 
Аэротенки - огромные резервуары из железобетона. Здесь очищающее начало - активный ил из бактерий и микроскопических животных. Все эти живые существа бурно развиваются в аэротенках, чему способствуют органические вещества сточных вод и избыток кислорода, поступающего в сооружение потоком подаваемого воздуха. Бактерии склеиваются в хлопья и выделяют ферменты, минерализующие органические загрязнения. Ил с хлопьями быстро оседает, отделяясь от счищенной воды. Инфузории, жгутиковые, амебы, коловратки и другие мельчайшие животные, пожирая бактерии, не слипающиеся в хлопья, омолаживают бактериальную массу ила. 
 
Сточные воды перед биологической очисткой подвергают механической, а после нее для удаления болезнетворных бактерий и химической очистке, хлорированию жидким хлором или хлорной известью. Для дезинфекции используют также другие физико-химические приемы (ультразвук, электролиз, озонирование и др.) 
 
Биологический метод дает большие результаты при очистке коммунально-бытовых стоков. Он применяется также и при очистке отходов предприятий нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности, производстве искусственного волокна. 
 
^ Выбор технологической схемы очистки сточных вод 
 
Выбор оптимальных технологических схем очистки воды - достаточно сложная задача, что обусловлено преимущественным многообразием находящихся в воде примесей и высоким требованиями, предъявленными к качеству очистки воды. При выборе способа очистки примесей учитывают не только их состав в сточных водах, но и требования, которым должны удовлетворять очищенные воды: при сбросе в водоем - ПДС ( предельно допустимые сбросы) и ПДК (предельно допустимые концентрации веществ), а при использовании очищенных сточных вод в производстве - те требования, которые необходимы для осуществления конкретных технологических процессов. 
 
Для приготовления из сточных вод технической воды или обеспечения условий сброса очищенных сточных вод водоемов большое значение имеет технико-экономическая оценка способов подготовки воды. Экономическое преимущество имеют, как правило, замкнутые системы водоиспользования. Однако процесс замены современных производств безотходными, в том числе и с полностью замкнутой системой водоиспользования, достаточно длительный. Поэтому часть очищенных сточных вод сбрасывают в водоемы. В этих случаях необходимо соблюдать установленные нормативы для относительной концентрации вредных веществ в очищенных сточных водах. 
 
Применяемые схемы очистки должны обеспечивать максимальное использование очищенных вод в основных технологических процессах и минимальный их сброс в открытые водоемы. При широком внедрении оборотных систем имеются дополнительные резервы по сокращению расхода свежей воды и уменьшению сброса сточных вод в водоемы (совершенствование технологических процессов, повышение эффективности очистки сточных вод). Сточные воды являются чистыми, если их отведение в водные объекты не приводит к нарушению норм качества воды в контролируемом створе или пункте водоиспользования. 
 
Степень очистки сточных вод при сбросе их в водоемы определяется нормативами качества воды водоема в расчетном створе и в большой степени зависит от фоновых загрязнений. Для снижения концентраций вредных примесей, присутствующих в сточных водах, до требуемых величин необходима достаточно глубокая очистка. Поэтому важное значение имеет надежный контроль степени очистки сточных вод, так как с ужесточением требований к качеству очищенных вод значение ПДК большинства вредных веществ снижается и, следовательно, возрастают трудности их определения. Кроме того, контроль усложняется при определении концентраций вредных веществ в сильно разбавленных сточных водах.