Диплом Екологічний стан р. Південний Буг. Характеристика та заходи щодо його поліпшення
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-24Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
Кваліфікаційна робота
Екологічний стан р. Південний Буг. Характеристика та заходи щодо його поліпшення
Вступ
В умовах науково-технічного прогресу, коли діяльність людини набула справді планетарних масштабів, проблема раціонального використання природних ресурсів, їх відтворення і охорони стає однією з найактуальніших проблем сучасності.
Ця проблема пов’язана з погіршенням якості навколишнього середовища внаслідок індустріалізації та урбанізації його способу життя, виснажування традиційних легкодоступних джерел сировини і енергетичних ресурсів та ін.
Негативні результати антропогенного впливу є неминучим наслідком погіршення розвитку суспільства. Зазвичай, погіршення природного середовища пов’язане з помилками у технічній і екологічній політиці, недостатнім рівнем технічного розвитку.
Під час аналізу сучасної екологічної ситуації необхідно усвідомити, що людина сьогодні не може і не повинна радикально втручатися в природу, не враховуючи можливих негативних наслідків своєї господарської діяльності.
Проблема взаємодії людина-природа разом із екологічним, соціально-політичним має техніко-економічний аспект. Він полягає у раціональному виборі технології промислових процесів, технічних засобів, які забезпечують реалізацію природоохоронних заходів з найменшими матеріальними і фінансовими витратами.
Такі процеси називають екологічними або безвідходними технологіями. Одним із головних напрямків розвитку технологій на сучасному етапі є створення різних видів безстічних технологічних систем на базі існуючих і перспективних методів очистки води. Це зумовлено тим, що в зв’язку із зростанням населення і розширенням виробничої діяльності збільшується потреби у прісній воді. На сьогодні вони досягли таких масштабів, що в розвинених промислових районах виникла гостра проблема нестачі прісної води.
Основними причинами цієї нестачі є:
– збільшення потреб уводі;
– скорочення водності річок;
– забруднення поверхневих та підземних вод стічними відходами.
Забруднення водойм промисловими і побутовими стоками особливо позначається на дефіциті та якості споживчих властивостей прісної води. Забруднена вода непридатна для використання у господарстві та побуті, а на її очищення потрібні великі матеріальні фінансові витрати.
Найважливішими шляхами охорони внутрішніх водоймищ є боротьба із забрудненням, тобто запобігання йому, очищення стічних вод і раціональне використання водних ресурсів.
Україна була і залишається одним з найменш водозабезпечених регіонів Європи. Дефіцит водних ресурсів покривається частково за рахунок транзитного річкового стоку та каналів і водоводів, які виконують функції міжбасейнового перерозподілу. Створення великих водосховищ на Дніпрі з метою забезпечення електроенергією та водою промислових центрів Криворіжжя і Донбасу, а також зрошення сільгоспугідь Причорномор’я і Криму себе не виправдало і призвело до негативних екологічних наслідків. Було затоплено і виведено із сільськогосподарського обігу понад 500 тис. гектарів родючих земель; близько 100 тис. гектарів прилеглих до водосховищ земель опинились у зоні підтоплення, а вироблення електроенергії гідроелектростанціями дніпровського каскаду становило менш ніж 4 відсотки загальнодержавного обсягу. Масовими стали явища “цвітіння» води і руйнування берегів. Стан екосистем Чорного й Азовського морів є передкризовим саме через забруднення акваторій промисловими і комунальними стоками з “гарячих точок» прибережної зони та забрудненого стоку таких річок як Дунай, Дніпро, Дністер, Південний Буг і Дон.
Отже на сьогоднішній день в Україні і в тому числі у м. Вінниця, питання забезпеченості якісною питною водою населення не вирішене та остається актуальним.
1.
Загальні екологічні відомості про водні ресурси
1.1 Вода як екологічний фактор
Вода, що є на Землі, утворилася внаслідок виділення газів із магми. Вона також може виділятися під час перебігу біохімічних процесів, мінералізації органічної речовини, фотосинтезу та окисно-відновних реакцій.
Вода складається з молекул, в яких два атоми водню зв’язані з одним атомом кисню ковалентним зв’язком, і які розташовані у кутах 1040. Завдяки високому, порівняно з воднем (+1), заряду ядра кисню (+8) електрони притягуються до ядра атома кисню сильніше, ніж до ядер атомів водню (модель частинок): центри мас зарядів не збігаються, молекула є постійним диполем. Який може взаємодіяти з носіями позитивних і негативних зарядів.
Диполі молекул води можуть сполучатися між собою водневим зв’язком, на розривання (дисоціацію) яких потрібно затратити 20-42 ккал/моль енергії (ентальпія дисоціації). Молекули води можуть, не сполучатись скупчуватись в асоціати (рідка вода) або утворювати тетраедричні чи циклічні основні одиниці кристалів при 0-40С утворюються асоціати приблизно з 90, а при +700С – з 25 молекул, які постійно формуються і розпадаються [1].
В температурних умовах земної поверхні вода одночасно перебуває у газоподібному і рідкому агрегатному стані. Рідка вода використовується живими організмами як засіб транспортування тепла та поживних речовин по провідних тканинах (шляхах) рослин та кровоносних судинах; вона утворює акватичні життєві простори.
Оскільки вміст СО2 часто є фактором, що обмежує продукуючі процеси у водоймах, то вода визначає продуктивність землі.
Завдяки полярності вода є дуже добрим розчинником для багатьох груп речовин. На розчинну здатність води впливає її здатність до дисоціації:
2Н2О = Н3О+ + ОН– (амфоліт)
Концентрація іонів гідроксонію (Н3О+), а також гідроксил-іонів (ОН–) показує наскільки кислий чи лужний розчин. Якщо Н2О віддає протони, наприклад: H2O + NH3 = NH4+ + OH–.
вона вступає в хімічну реакцію як кислота (донор протонів), якщо вона приєднує протони, наприклад: Н2О + НСІ = Н3О+ + СІ–.
вона реагує як основа (акцептор протонів); якщо молекула може вступати в реакцію як кислота і як основа, її називають амфотерною.
Вода добре розчиняє полярні речовини, а саме солі (гідрофільна дія), здебільшого з утворенням іонів, неполярні – гірше або як жири, взагалі не розчиняє (гідрофобна дія). Розчинність газів, які не вступають у хімічні реакції з водою, залежить від температури та тиску, наприклад вміст кисню в озері, як правило, збільшується зверху вниз. Для стоячих водойм має значення аномалія густини. Вода при 4оС має найбільшу густину, за нижчої температури густина зменшується. Отже, найхолодніший шар води з температурою 0–40С – на поверхні, де при подальшому охолодженні утворюється лід, який завдяки просторовій кристалічній гранці за ще меншої густини може плавати [2].
Замерзання зверху вниз дає змогу рибам у досить глибоких озерах вижити в решті води. На густину води впливають також вміст солей і тиск. Так, густіша солона вода дає змогу планктону краще триматись на плаву, ніж бідна на іони вода оліготрофних озер. Вода має велику питому темплоємність: 4,187 кДж/ (К·кг); тобто потрібно 4,187 кДж, щоб
Вода має високу густину і поверхневий натяг, які залежать від температури та тиску. Густина протидіє руху у воді й допомагає планктону триматись, не падаючи на дно. Поверхневий натяг проявляється когезійними силами між молекулами води в суміжних з повітрям областях, виникає так звана поверхнева плівка. Важливою властивістю води для біоценозів водойм є її прозорість.
Вода є життєво необхідною для процесів обміну у клітинах. Це ідеальний розчинник для органічних і неорганічних речовин. Під час розчинення солі дисоціюють на окремі іони, кислоти – лише частково. Легко розчинні у воді речовини наприклад солі, цукор, амінокислоти, яєчні білки, називають гідрофільними, речовини, які важко або зовсім не розчиняються, наприклад жири – гідрофобними.
Розчинні молекули поводять себе у воді як молекули газу, які змішуються з іншими газами. Частинки знаходяться у постійному русі (броунівський молекулярний рух). Швидкість руху залежить від надходження тепла й збільшується з підвищенням температури. Якщо в одному просторі концентрація молекул різна, то з часом ця різниця вирівнюється: більше молекул рухається від місця з більшою концентрацією до місця з меншою концентрацією. Це фізичне вирівнювання концентрацій називається дифузією й не потребує підведення тепла. Воно залежить від величини молекул, від різниці концентрацій, від перетину, через який молекули можуть переміщатись, відстані та часу. Невеликі відстані перекриваються завдяки дифузії дуже швидко, більші – повільніше. Тому дуже малі тварини (шлях дифузії <1 мм) не потребують кровоносної системи для транспортування газів чи поживних речовин. За допомогою клітинних мембран або оболонки тіла найрізноманітнішої структури та матеріалу живі організми відмежовують себе від їх оточення і підтримують постійне внутрішнє середовище. Клітинна мембрана напівпроникна, тобто вона проникна лише для певних молекул (наприклад води), а для інших непроникна (наприклад солі, цукор) [3].
Якщо два об’єми з різними концентраціями розділити напівпроникною мембраною, розрідження розчиненої речовини шляхом дифузії стане неможливим, воно може відбуватися лише через проникнення води (осмос). Завдяки, броунівському молекулярному руху об’єм з нижчою концентрацією залишає більше молекул води (гіпотонічний розчин), ніж об’єм з вищою концентрацією (гіпертонічний розчин). Внаслідок цього підвищується тиск у гіпертонічному об’ємі, який можна виміряти, наприклад через різницю висоти водяного стовпа (гідростатичний тиск). Тиск, який треба протиставити проникаючим молекулам води, поки число молекул, що входять, зрівняється з числом молекул, що виходять, є потенційним осмотичним тиском. Він вказується в паскалях. Осмос і дифузія – це пасивні процеси транспортування через мембрану, які не вимагають від організму енергії. Проте жива клітина має бути здатною регулювати свій об’єм, водневий потенціал та склад іонів, щоб забезпечити умови для діяльності ферментів. Необхідно, щоб вона могла накопичувати молекули з навколишнього середовища та виділяти отруйні речовини. Транспортування проходить через ферментні білкові молекули (переносники, або пермеази), які знаходяться у мембрані. Останні розпізнають молекули, які потрібно транспортувати, за принципом ключа та замка за формою або розподілом зарядів. Швидкість транспортування залежить від числа переносників у мембрані та від вільних місць на них. При перепаді концентрацій транспортування може проходити спонтанно (пасивне транспортування). Для вирівнювання концентрацій необхідно виконати роботу. Це транспортування потребує енергії, яку одержує у вигляді хімічної енергії, як АТФ з обміну речовин: активне транспортування. Рослини навколо своїх клітинних мембран мають еластичні стінки, які під час поглинання води вакуолями та клітиною плазмою протидіють тиску (тургорний тиск) і не дають клітині розтріскатись.
Міцності трав’янистим рослинам додає тургор, зі зменшенням сили якого вони в’януть. З в’яненням концентрація соку в клітинах, а також потенційний осмотичний тиск збільшується. Тиск на стінки зменшується або наближається до нуля. Клітина може поглинати більше води, її напруга всмоктування зростає. Кількість води, що є в осмотичних системах (наприклад, цитоплазма, вакуолярний сік, рідина тіла), за їх дією може бути ототожнена з концентрацією водяної пари в повітрі. Цей стан води Г. Вальтер назвав гідратурною. Найчастіше вона виникає у насиченому парою повітрі або чистій воді [4].
Оскільки атмосфера, як правило не насичена водяною парою, вологе тіло віддає воду в повітря. Вміст води в активній при обміні речовин плазмі коливається від 50 до 90%. Сланеві рослини (талофіти: бактерії, повітряні водорості, лишайники) одноклітинні організми, круглі черви та тихоходи, гриби, а також спори і насіння рослин поводять себе щодо водного режиму як кренобіонти без можливості регулювання. Вони перемінновологі. Вміст води в них залежить від умов навколишнього середовища. Вони мають бути здатними пережити висихання, не подаючи тривалий час ознак життя.
Види які мають власну вологу, регулюють свій водний баланс і завдяки цьому не залежать від водного режиму навколишнього середовища. Судинні рослини зі своїми вакуолями як резервуари води гомойогідридні. Для захисту від великої втрати води випаровуванням вони утворюють зовнішній покрив клітин з кутином та воском. У рослин на вологих місцях тонка кутикула також зменшує транспірацію на <10% від випаровування вільної поверхні води (хвоя <0,5, кактуси <0,05%). На противагу кутикулярному випаровуванню віддіаюча вода через продихи може регулюватися здебільшого на нижній стороні листка. Через відкриті продихи рослини випаровують значно більше води і вбирають необхідний для фотосинтезу СО2.
Поглинання води здійснюється через коріння, звідки вода у неживих трубках клітин, ксилемах, транспортується до органів рослин. Гідрофільність залежить від площі поверхні коріння, перепадів тиску водяної пари у корінні та ґрунті (наприклад, стінка клітини, перетин ксилемних трубок). Для рослини жита обчислили загальну поверхню коріння, вона становить 400 м2 в об’ємі ґрунту 56 дм3 (= 80 разів до поверхні наземної частини рослини). Потенційний осмотичний тиск більшості грунтів становить >5·105 Па (степові солонці >30·105, пустелі >30·105 Па). Осмотичний тиск клітин коріння відрізняється залежно від місцезнаходження та виду рослини (квасоля звичайна – (2–3,5)·105 Па, пеларгонія – близько 5·105 Па). Рослини які потребують вологи, можуть збільшити напругу всмоктування її коріння максимально до 10·105 Па, культурні рослини – (10–20)·105 Па, лісові дерева приблизно до 30·105 Па, галофіти – 20·105 Па, рослини пустель – >100·105 Па. Найбільший перепад тиску водяної пари, а також найбільші коливання мають місце на суміжній поверхні рослина/повітря. Завдяки перепаду тиску водяна пара без витрат рослиною енергії подається від ґрунту через рослину в атмосферу. Необхідну енергію для переходу води з рідкого стану в газоподібний дають сонячне випромінювання й температура навколишнього середовища. На суміжних поверхнях та частинках, що споживають воду, виникає тяга, яка на основі когезії молекул води досягає коріння. Рух води починається вранці у кроні і продовжується по стовбуру. Стовбури дерев за сильної транспірації всередині дня сухіші. Увечері та вночі втрати від транспірації знову поповнюються [5].
Вода може виділятись рослинами й у вигляді рідини, краплями (гутація), завдяки чому забезпечується поглинання поживних речовин, коли випаровування у насичених водяною парою місцях незначне.
Із основних поживних макроелементів С, О та Н поглинаються у вигляді СО2 та Н2О а решта лише у вигляді іонів Fе потрібний лише незначною мірою і переходить до групи поживних мікроелементів, які в зовсім малій кількості так само необхідні, як і основні поживні елементи.
Лібіх ще в 1840 році встановив, що речовина, яка є в мізерній кількості, визначає ріст (здебільшого N, Р та К): закон мінімуму. Лише 0,2% запасу поживних речовин знаходяться у ґрунті в розчиненому стані, 2% адсорбуються на поверхні і близько 98% міцно зв’язані у гумінованих речовинах або мінералах. Іони поживних речовин, які абсорбуються на поверхні, можуть обмінюватись на іони Н+ або НСО3–, які віддає коріння рослин. Частина міцно зв’язаних іонів поживних речовин може бути розчинена іонами Н+ або органічними кислотами. Поглинання поживних речовин відбувається двома шляхами. В процесі дифузії або з пасивно проникаючою водою іони потрапляють у стінки клітин та в міжклітинні простори кори коріння до поясків Каспарі в ендодермі (апоплазматичне транспортування). Стінки клітин на цьому місці внаслідок відкладення кутинів непрозорі, тому подальше проникнення блокується. Зрештою, саме там іони поживних речовин мають надходити в плазму клітини через клітинну мембрану (селекція). Це відбувається за допомогою енергоспоживаючого активного транспортування. Симплазматичне транспортування здійснюється через цитоплазму до ксилемних тканин. Поживні солі розподіляються транспіраційним потоком по рослині [6].1.2 Характеристика водних ресурсів Землі та УкраїниЗапаси води на Землі величезні – 1,39·109 км3, що становить 0,023% усієї маси Землі, проте абсолютна більшість цієї колосальної маси – це гіркувато-солона морська вода, непридатна для пиття та технічного використання. Маса прісної води на планеті – 35·106 км3 (усього 2% її загальної кількості). Основна кількість (75%) прісної води зосереджена в льодових щитах Антарктиди й Гренландії, гірських льодовиках, айсбергах, у зоні вічної мерзлоти. Із всієї кількості прісної води лише 0,6-1% перебуває в рідкому стані (річки, прісноводні озера, частина підземних вод) [7]. Саме ця вода й використовується людством для своїх численних потреб. Слід зазначити, що 20% усієї прісної рідкої води Землі зосереджено в такому унікальному водному басейні, яким є сибірське озеро Байкал. Та найбільші запаси води на Землі зосереджені в її надрах у зв’язаному вигляді (в складні мінералів). За даними В. Вернадського, в земній корі в зв’язаному стані міститься щонайменше 1,3 млрд. км3 води, тобто приблизно стільки ж, як у Світовому океані (табл. 1.1) [8].
Вода виконує дуже важливі екологічні функції:
1) це головна складова частина всіх живих організмів (тіло людини, наприклад, на 70% складається з води, а деякі організми, такі, як медуза чи огірок, містять у собі від 98 до 99% води);
2) основний механізм здійснення взаємозв’язків усіх процесів у екосистемах (обмін речовин, тепла, ріст біомаси);
3) головний агент-переносник глобальних біоенергетичних екологічних циклів;
4) води Світового океану є основним кліматоутворюючим фактором, основним акумулятором сонячної енергії і “кухнею» погоди для всієї планети;
Таблиця 1.1. Розподіл водних ресурсів землі за їх місцезнаходженням
| № п/п | Об’єкти | Площа поширення млн. км3 | Обсяг, тис. км3 | Питома вага у світових запасах,% | |
| від загальних запасів | від запасів прісних вод | ||||
| 1 | Світовий океан | 361,3 | 1338000 | 96,5 | – |
| 2 | Підземні води | 134,8 | 23400 | 1,7 | – |
| | в т.ч. Прісні | – | 10530 | 0,76 | 30,1 |
| 3 | Ґрунтова волога | 82,0 | 16,5 | 0,001 | 0,05 |
| 4 | Льодовики і постійні сніги | 16,2 | 26064 | 1,74 | 68,7 |
| 5 | Води прісних озер | 1,24 | 91,0 | 0,007 | 0,26 |
| 6 | Води річок | 148,2 | 2,1 | 0,0002 | 0,006 |
| 7 | Вода в атмосфері | 510,0 | 12,9 | 0,001 | 0,04 |
| 8 | Загальні запаси води | – | 1385984,6 | 100,0 | – |
| 9 | Загальні запаси прісної води | – | 35029,2 | 2,53 | 100,0 |
5) одним із найважливіших видів мінеральної сировини, головний природний ресурс споживання людства (людство використовує її в тисячу більше ніж нафти чи вугілля);
6) інформаційна [9].
Величезну роль відіграє гідросфера в формуванні поверхні Землі, її ландшафтів, у розвитку екзогенних процесів (вивітрення гірських порід, ерозії, карту тощо), в переносі хімічних речовин, забруднювачів довкілля (табл. 1.2).
Для багатьох організмів вода є середовищем їхнього життя. Хімічний склад морської води дуже схожий на склад людської крові – містить ті ж хімічні елементи й приблизно в тих же пропорціях. Це – один з доказів того, що предки людей, як і інших ссавців, колись жили в морі. Солоність океанічних вод становить 35% (тобто від океанічної води міститься
Як видно з таблиці, що найбільші запаси прісної води міститься в людовиках та постійний снігах. Другі за запасами прісної води є підземні. У м. Вінниця використовується прісна вода з річок, що на нашу думку не є ефективно, як по запасам так і по якості води для пиття. В подальшому ми розглянемо це питання детальніше [10].
Таблиця 1.2. Швидкість водообміну (повне перемішування води – роки)
| № п/п | Об’єкти | Роки |
| 1 | Світовий океан | 2500 |
| 2 | Підземні води | 1400 |
| 3 | Ґрунтова волога | 1 |
| 4 | Полярні льодовики і постійний покрив | 9700 |
| 5 | Льодовики гірських районів | 1600 |
| 6 | Підземні води багаторічної мерзлоти | 10000 |
| 7 | Води озер | 17 |
| 8 | Води боліт | 5 |
| 9 | Води в руслах рік | 16 |
| 10 | Волога в атмосфері | 8 |
Хімічний склад підземних вод дуже різноманітний. За мінералізацією води змінюються від прісних, що використовуються для пиття й водопостачання, до мінералізованих і навіть до ропи з солоністю 6000/00; деякі мінералізовані підземні води мають лікувальні властивості.
Основним джерелом водопостачання для людства є річковий стік. Серед країн світу перше місце за цим показником посідає Бразилія з її гігантською річкою Амазонкою (9,900 млрд. м3). Річковий стік України становить у середньому 85,1 млрд. м (без Дунаю), а в маловодні роки зменшується до 48,8 млрд. [11]
Проблема забезпечення людства чистою водою в тому числі і України (табл. 1.3) нині надзвичайно загострилася, оскільки наявні ресурси прісної води в багатьох районах є недостатнім для задоволення всіх споживачів не лише на перспективу, але й на сьогодні. Усі галузі господарства за відношенням до водних ресурсів поділяють на дві групи: споживачів й користувачі води.
Споживчі забирають воду з джерела, використовують її для виробництва промислової й сільськогосподарської продукції, а потім повертають, але в іншому місці, в меншій кількості й іншої якості.
Таблиця 1.3. Водні ресурси і водозабезпеченість України в розрізі адміністративних областей
| № п/п | Адміністративні одиниці | Забезпеченість річок тис. м3/рік | |
| на 1 км2 | на 1 жителя | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| 1 | Республіка Крим | 33,7 | 0,38 |
| 2 | Вінницька | 93,2 | 1,26 |
| 3 | Волинська | 107,9 | 2,11 |
| 4 | Дніпропетровська | 27,3 | 0,23 |
| 5 | Донецька | 38,5 | 0,19 |
| 6 | Житомирська | 105,4 | 2,04 |
| 7 | Закарпатська | 618,7 | 6,58 |
| 8 | Запорізька | 22,8 | 0,3 |
| 9 | Івано-Франківська | 330,2 | 3,34 |
| 10 | Київська | 70,6 | 0,46 |
| 11 | Кіровоградська | 38,6 | 0,77 |
| 12 | Луганська | 54,7 | 0,51 |
| 13 | Львівська | 225,7 | 1,84 |
| 14 | Миколаївська | 23,2 | 0,44 |
| 15 | Одеська | 10,5 | 0,13 |
| 16 | Полтавська | 67,4 | 1,13 |
| 17 | Рівненська | 115,9 | 2,0 |
| 18 | Сумська | 102,9 | 1,72 |
| 19 | Тернопільська | 131,2 | 1,57 |
| 20 | Харківська | 52,9 | 0,53 |
| 21 | Херсонська | 4,91 | 0,11 |
| 22 | Хмельницька | 103,9 | 1,4 |
| 23 | Черкаська | 48,3 | 0,66 |
| 24 | Чернівецька | 151,8 | 1,35 |
| 25 | Чернігівська | 108,2 | 2,42 |
| | В цілому | 86,8 | 1,03 |
Користувачі воду з джерел не забирають, а використовують її як середовище (водний транспорт, рибальство, спорт тощо) або як джерело енергії (ГЕС). Проте і вони можуть змінювати якість води (наприклад, водний транспорт забруднює воду).
Вода може використовуватись з різною метою: для потреб промисловості, сільського, комунального господарства, транспорту та для господарсько-питних потреб тощо [12].
Промисловість використовує близько 20% загального рівня прісної води й її споживання. Кількість води, що споживає тим чи іншим промисловим підприємством, залежить від типу продукції, що випускається, технології виробничого процесу, системи водопостачання (прямоточної чи оборотної), кліматичних умов тощо.
У разі застосування проточної системи вода з водного джерела подається на промисловий об’єкт, використовується в процесі виробництва продукції, потім надходить на очисні споруди й після відповідного очищення скидається у водотік чи водойму. При такій системі використовується велика кількість води, але частка необоротного споживання невелика.
При оборотній системі водопостачання відпрацьована вода після відповідної очистки не скидається у водойму, а багаторазово використовується в процесі виробництва. Витрати води у цьому разі набагато нижчі, наприклад, якщо ТЕС потужністю 1 млн. кВт при прямоточному водопостачанні щорічно споживає 1,5 км3 води (головним чином для охолодження агрегатів), то при оборотній схемі – лише 0,12 км3, тобто в 13 разів менше.
Для оцінки обсягів промислового водопостачання використовується термін водоємність виробництва. Під нею розуміють кількість води (м3), необхідну для виробництва 1 т готової продукції. Водоємність різних видів продукції дуже різниться:
Добування й забезпечення руди – 2-4 м3.
Виробництво сталі – 120-150 м3.
Виробництво паперу – понад 200 м3.
Виробництво міді – 500 м3.
Синтетичного каучуку – 3600 м3.
Капранового волокна – 5600 м3 [13].
Найбільшим споживачем води в промисловості є атомна енергетика – АЕС використовують у середньому вдвічі більше води на 1 кВт виробленої електроенергії, ніж ТЕС. Сільське господарство є основним споживачем прісної води (70% усього її використання). Це зумовлено в першу чергу збільшенням площ зрошування землеробства. Зрошувані землі дають набагато більше продукції, ніж незрошувані (богарні). Так у світі нині зрошується близько 15% площ усіх сільськогосподарських угідь, проте вони дають понад 50% усієї продукції (за вартістю). Площа зрошувальних земель у світі зростає: на початку ХХ ст. вона становила 40 млн. га, в 1970 р. – 235, а в 2005 році за прогнозами вчених досягне 420 млн. га. Питоме водоспоживання під час зрошення залежить від виду сільськогосподарських культур, фізико-географічних умов району, технічного стану зрошувальних систем і способів поливу. Наведемо норми зрошення різних культур, м3/га: Зернові – 1500-3500; Багаторічні трави – 2000-8000; Цукровий буряк – 2500-6000; Рис – 8000-15000.
Втрати води під час зрошення (за рахунок випаровування) досягають великих значень (від 20 до 60% водозабору). Деяка кількість води після зрошення повертається у водойми у вигляді зворотних вод, які, як правило, за своїм хімічним складом значно відрізняються від води, що використовувалася для зрошення, вони мають великий вміст солей [7].
Водопостачання населення задовольняє потреби в питній воді й комунально-побутові потреби (робота підприємств побутового обслуговування, поливання вулиць і зелених насаджень, протипожежні заходи тощо). Існує поняття питоме водопостачання, тобто добовий об’єм потреб одного жителя міста чи села. Питоме водопостачання в містах більше, ніж у села і значною мірою залежить від степеня благоустрою (наявність водопроводу, каналізації, центрального водяного опалення тощо). У великих містах земної кулі питоме водопостачання нині на добу становить на одну людину: Нью-Йорк і Москва – 600, Київ – 515, Париж і Луганськ – 500, Вінниця і Ужгород – 305, Лондон – 263, Івано-Франківськ – 230 (табл. 1.4).
Нині на кожного мешканця планети припадає 6 тис. м3 води, а прогнози міжнародної експертизи показують, що в 2005 році кількість води зменшиться до 4 тис. м3 на душу населення, що дуже турбує. Нині мільярд людей на планеті немає доступу до безпечної питної води, а 3,5 мільйони осіб щороку вмирає через погану воду і приготовлену на ній їжу [14].
Таблиця 1.4. Водоспоживання по континентах (км3)
| Континенти | Промислове водоспоживання | Сільськогосподарське водоспоживання | Комунально-побутове водоспоживання | Всього |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Африка | 154 | 608 | 12 | 774 |
| Азія | 98,7 | 1400 | 98 | 1596,7 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Австралія | 13,6 | 13 | 5,2 | 31,8 |
| Європа | 359,6 | 116 | 40 | 515,6 |
| Північна Америка | 308,5 | 205 | 38 | 551,5 |
| Південна Америка | 10,8 | 35 | 11 | 56,8 |
В Україні був і є дефіцит водних ресурсів, він покривається частково за рахунок транзитного річкового стоку та каналів і водоводів, які виконують функції міжбасейнового перерозподілу. Створення великих водосховищ на Дніпрі з метою забезпечення електроенергією та водою промислових центрів Криворіжжя і Донбасу, а також зрошення сільгоспугідь Причорномор’я і Криму себе не виправдало і призвело до негативних екологічних наслідків.
Було затоплено і виведено із сільськогосподарського обігу понад 500 тис. гектарів родючих земель; близько 100 тис. гектарів прилеглих до водосховищ земель опинились у зоні підтоплення, а вироблення електроенергії гідроелектростанціями дніпровського каскаду становило менш ніж 4 відсотки загальнодержавного обсягу. Масовими стали явища “цвітіння» води і руйнування берегів.
Стан екосистем Чорного й Азовського морів є передкризовим саме через забруднення акваторій промисловими і комунальними стоками з “гарячих точок» прибережної зони та забрудненого стоку таких річок як Дунай, Дніпро, Дністер, Південний Буг і Дон. Досі не вирішено транскордонні проблеми міжнародного рівня, які стосуються забруднення річковим стоком Дунаю північно-західного шельфу Чорного моря та забруднення Дніпра з території Росії та Білорусі.
Внаслідок міграції забруднюючих речовин з району придунайського шельфу, обумовленої природними чинниками, 50 відсотків наявного забруднення Дунаю потрапляє в українську виняткову (морську) економічну зону, сприяючи зниженню тим самим біопродуктивності в місцях вилову основних промислових видів риб.
В Україні налічується 63119 річок, у тому числі великих (площа водозбору понад 50 тис. кв. км) – 9, середніх (від 2 до 50 тис. кв. км) – 81 і малих (менше 2 тис. кв. км) – 63029.
Загальна їх довжина становить 206,4 тис. км, з них 90% припадає на малі річки. За географічним розташуванням майже всі основні річкові басейни (за винятком Південного Бугу) належать до міжнародних водних басейнів, що обумовлює активність транскордонних водно-екологічних стосунків та необхідність прискореного розвитку басейнового управління водними ресурсами (табл. 1.5).
Водний фонд України включає близько 8073 озер і лиманів із загальною площею дзеркала – 4021,5 кв. км., в тому числі лиманів – 1073 кв. км. Кількість водосховищ, які мають об’єм води 1 млн. куб. м та більше – 944. Відносно незначну частину території займають болота, заболочені і перезволожені землі – 3,6 млн. га, в той же час вони відіграють значну ресурсостабілізаційну роль. Водні ресурси України розподіляються наступним чином. Найбільш посушливі регіони: Луганська, Дніпропетровська, Донецька, Запорізька, Кіровоградська, Миколаївська, Одеська, Херсонська області та Автономна Республіка Крим. Нормально забезпечені регіони: Вінницька, Волинська, Житомирська, Львівська, Рівненська, Сумська, Тернопільська, Хмельницька, Чернігівська, Київська, Черкаська, Полтавська, Харківська області. Найбільш зволожені регіони: Закарпатська, Івано-Франківська, Чернігівська області. Міждержавні водойми: Дніпро, Сіверський Донець, Дністер, Дунай, Західний Буг. Україна належить до найменш забезпечених власними водними ресурсами європейських держав.
Таблиця 1.5. Основні характеристики найбільших річок України
Назва річок | Довжина, км | Об’єм води в основному руслі, км3 | Площа басейну, тис. км2 | ||
| загальна | в межах країни | загальна | в межах країни | ||
| Дніпро | 2200 | 981 | 53,9 | 504,0 | 291,4 |
| Дністер | 1360 | 705 | 10,0 | 72,1 | 52,7 |
| Сіверський Донець | 1053 | 700 | 4,5 | 98,9 | 54,5 |
| Південний Буг | 806 | 806 | 3,4 | 63,7 | 63,7 |
| Дунай в тому числі по Кілійському рукаву (гирлу) | 2900 – | 174 – | 214,0 123,0 | 817,0 – | 64,0 – |
Основною їх складовою є річковий стік. В середній за водністю рік його загальний обсяг складає 87,1 км3. Значні водні ресурси зосереджені в озерах України, що розташовані по всій її території. За наближеною оцінкою, об’єм води в прісних озерах досягає 2,3 км3, в солоних озерах і лиманах – 8,6 км3. У болотах зосереджено близько 30 км3 води, що належить до категорії зв’язаних вікових запасів. Прогнозні ресурси прісних підземних вод складають загалом 20,9 км3 на рік, експлуатаційні ресурси – 5,7 км3. Балансові запаси підземних вод, що гідравлічно не зв’язані з поверхневим стоком і є додатковими водними ресурсами місцевого формування, становлять близько 7 км3. Найбільші величини підземних вод залягають у басейнах Дніпра (61%), Сіверського Дінця (12%) і Дністра (9%). Крім прісних водних ресурсів у галузях економіки використовується близько 1 куб. км морської води [15].
Таблиця 1.6. Використання водних ресурсів в Україні у 1990–2001 рр., млн. м3
| Показник | Роки | Індекси показників водокористування (у% до 1990 р.) | |||||
| 1990 | 1995 | 2000 | 2001 | 1995 р. | 2000 р. | 2001 р. | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Забір води | 35615 | 25852 | 18282 | 17577 | 73 | 51 | 49 |
| у тому числі | | | | | | | |
| - з поверхневих джерел | 29294 | 20681 | 14470 | 13954 | 71 | 49 | 48 |
| - підземної | 5200 | 4305 | 2987 | 2750 | 63 | 57 | 33 |
| - морської | 1121 | 866 | 817 | 872 | 77 | 73 | 78 |
| Втрати при транспортуванні | 2424 | 1946 | 2477 | 2328 | 80 | 102 | 96 |
| Використано води | 30201 | 20334 | 12992 | 12168 | 67 | 43 | 40 |
| у тому числі на потреби: | | | | | | | |
| - господарсько-питні | 4646 | 4404 | 3311 | 3041 | 95 | 71 | 65 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| - виробничі | 16255 | 10417 | 6958 | 7033 | 64 | 43 | 43 |
| - зрошення | 6958 | 3469 | 1690 | 1158 | 50 | 24 | 17 |
| - сільгоспводопоста-чання | 1697 | 1331 | 512 | 381 | 78 | 30 | 22 |
| Скинуто води у водні об’єкти | 19329 | 14175 | 10517 | 10136 | 73 | 54 | 52 |
| у тому числі | | | | | | | |
| - забрудненої | 3199 | 4652 | 3313 | 3008 | 145 | 104 | 94 |
| Безповоротне споживання води відносно водних об’єктів | 14630 | 9630 | 5962 | 5267 | 66 | 41 | 36 |
| Оборотне і повторно-послідовне водопостачання | 67661 | 51054 | 41523 | 41334 | 75 | 61 | 61 |
| Валові водопотреби | 103276 | 76906 | 59805 | 58911 | 74 | 58 | 57 |
| Потужність очисних споруд | 8131 | 8419 | 7992 | 7790 | 103 | 98 | 96 |
1.3 Джерела забруднення водних ресурсів та їх характеристика в Україні
Речовини, котрі викликають порушення якості води, називаються забруднюючими. Забруднювачі води поділяються на хімічні, фізичні, біологічні, теплові та радіаційні.
Хімічне забруднення води відбувається внаслідок надходження у водойми з стічними водами різних шкідливих домішок неорганічної (кислоти, мінеральні солі, луги тощо) й органічної природи (нафта й нафтопродукти, органічні сполуки, поверхнево-активні речовини, миючі засоби, пестициди тощо). Більшість з них є токсичними (отруйними) для мешканців водойм. Це - сполуки миш'яку, свинцю, ртуті, міді, кадмію, хрому, фтору тощо. Вони поглинаються фітопланктоном і передаються далі по харчовим ланцюгам більш високоорганізованим організмам, що супроводжується кумулятивним ефектом, який полягає в прогресуючому збільшенні вмісту шкідливих сполук у кожній наступній ланці харчового ланцюга. Скажімо, в фітопланктоні вміст шкідливої сполуки в десять разів більший, ніж у воді, в зоопланктоні (рачки, личинки тощо) - підвищиться ще вдесятеро, в рибі, яка харчується зоопланктоном, - ще вдесятеро, У результаті, в тканинах хижої риби (щука, судак) концентрація отрути може в тисячі разів перевищувати концентрацію у воді, що небезпечно для птахів, тварин і людей. Нещодавно, наприклад було встановлено, що вміст ртуті в балтійській трісці подекуди досягає 800 мг/кг маси. Це означає, що з'ївши п'ять-вісім таких рибин, людина одержує стільки ртуті, скільки міститься в медичному термометрі. Сумної слави набула хвороба Мінамата, вперше виявлена в людей, що їли рибу, виловлену японськими рибалками в затоці Мінамата, куди промислові підприємства безконтрольно скидали стоки з ртуттю [16].
Згубно впливають на стан водойм стічні води, що містять розчинені органічні речовини або суспензії органічного походження. Більшість цих речовин сприяє зниженню вмісту кисню у воді. Особливої шкоди завдають нафта й нафтопродукти, які утворюють на поверхні води плівку, що перешкоджає газообмінові між водою й атмосферою й знижує вміст кисню у воді. Осідаючи на дно водойм, органічні суспензії замулюють його й затримують або повністю припиняють життєдіяльність донних мікроорганізмів, які беруть участь у самоочищенні. Під час гниття донних осадків, забруднених органічними сполуками, утворюються шкідливі й отруйні сполуки, зокрема сірководень, що забруднює всю воду в річці чи озері [10].
Основними постачальниками органічних речовин у стічних водах є підприємства целюлозно-паперової промисловості (одне з "найбрудніших" виробництв, створених людиною), нафтопереробні заводи, великі тваринницькі комплекси тощо.
Велику кількість органічних сполук, яких раніше не було в природі, містять стоки хімічних підприємств. Багато з цих речовин біологічно активні, дуже стійкі й важко видаляються із стоків. Останнім часом особливе місце серед них посідають синтетичні миючі засоби-детергенти. Більшість з них містять фосфор. Зростання кількості фосфатів і нітратів у річках, озерах і морях спричинює інтенсивний розвиток синьо-зелених водоростей, "цвітіння" водойм, що супроводжується різким зниженням вмісту у воді кисню, "заморами" риб, загибеллю інших водних тварин. Детергенти також надзвичайно утруднюють роботу каналізаційних споруд, уповільнюючи процеси коагуляції під час очищення стічних вод.
Кількість хімічних забруднювачів води постійно зростає. У 1992 р. їх зафіксовано вже 959 різновидів. Про шкідливу дію багатьох з них ми нині лише здогадуємося, оскільки вони мають пролонгований вплив, тобто їхня дія виявляється в наступних поколіннях живих істот і полягає в появі шкідливих мутацій, генетичних розладах тощо [17].
Фізичне забруднення води пов'язане із зміною Її фізичних властивостей - прозорості, вмісту суспензій та інших нерозчинних домішок, радіоактивних речовин і температури.
Суспензії (пісок, намул, глинисті частки) потрапляють у водойми головним чином за рахунок поверхневого змиву дощовими водами з сільськогосподарських полів, особливо тоді, коли розорюються водозахисні смуги вздовж річок, орні ділянки наближаються до самого зрізу води. Багато суспензій потрапляє у водотоки з діючих підприємств гірничорудної промисловості, таких, як промивочні установки, драги тощо. Пил надходить у водойми також з сильними вітрами, особливо в суху погоду. Тверді частки різко знижують прозорість води, пригнічуючи процеси фотосинтезу водяних рослин, забивають зябра риб й інших водних тварин, погіршують смакові якості води. Особливу небезпеку для всього живого становлять радіоактивні домішки, що потрапляють у водойми завдяки викидам АЕС (особливо під час аварій), з частками золи від працюючих ТЕС тощо [7].
Теплове забруднення водойм є особливим видом забруднення гідросфери. Воно спричинене спуском у водойми теплих вод від різних енергетичних установок. Величезна кількість тепла, що надходить з нагрітими водами в ріки й озера, істотно змінює їх термічний і біологічний режими. Серед теплових забруднювачів гідросфери перше місце посідають АЕС, ТЕС, ТЕЦ.
Як свідчать спостереження, у ріках, які розташовані нижче від діючих ТЕС і АЕС порушуються умови нересту риб, гине зоопланктон, риби уражуються хворобами й паразитами. Вчені-гідробіологи встановили таку характерну послідовність дії підвищених температур, °С, на мешканців озер і штучних водойм:
До 26 - шкідливого впливу не спостерігається;
26-30 - пригнічення життєдіяльності риб;
понад 30 – шкідлива дія на біоценози;
34-36 - гине риба й деякі види інших організмів
Слід додати, що АЕС, як правило, скидають у водойми воду, нагріту до 45°С [18].
Біологічне забруднення водного середовища і полягає у надходженні до водойм із стічними водами різних видів мікроорганізмів, рослин і тварин (віруси, бактерії, грибки, найпростіші, черви), яких раніше тут не було. Багато з них є хвороботворними для людей, тварин і рослин. Серед біологічних забруднювачів перше місце посідають комунально-побутові стоки, особливо коли вони надходять у водойми без очищення. Проте навіть за наявності очисних споруд деяка кількість вірусів, бактерій все ж не затримується фільтрами й потрапляє у водойми. Промисловими біологічними забруднювачами є підприємства шкірообробної промисловості, м'ясокомбінати, цукрові заводи.
Особливої гостроти біологічне забруднення водойм набуває в місцях масового відпочинку людей (рекреаційні й курортні зони узбережжя морів і озер). Через поганий стан каналізаційних і очисних споруд останніми роками міське керівництво Одеси, Маріуполя та інших міст на узбережжі Чорного й Азовського морів неодноразово закривало пляжі, бо в морській воді були виявлені збудники таких небезпечних хвороб, як вірусний гепатит, дизентерія, холера тощо.
Якість води – це сукупність фізичних, хімічних, біологічних та бактеріологічних показників, які обумовлюють придатність води для використання у промисловому виробництві, побуті тощо.
Хімічний комбінат середньої потужності щодоби використовує 1-2 млн. м3 води. У великих містах з населенням більше 3 млн. чоловік добова витрата води сягає 2 млн. м3, а річна – 1 млрд. км3. При цьому до якості води висуваються достатньо високі вимоги, що викликає необхідність у складних технологічних процесах водоочищення та водопідготовки.
Забруднення річок, озер, морів та океанів відбувається зі значною швидкістю, оскільки у ці водойми надходить значна кількість завислих та розчинених речовин (органічних та неорганічних) [19].
Особливу небезпеку для водойм є стічні води. Стічні води котелень містять пом'якшувачі, продукти корозії. Наявність на поверхні води масел, нафти погіршує обмінні процеси, знижує в кисню у воді, що призводить до загибелі риб. 1 л нафти забруднює до 12 м2 поверхні води водоймища. Якщо вміст нафтопродуктів складає понад 200 мг/м3, порушується зоологічна рівновага водних об'єктів. Синтетичні поверхнево активні речовини згубно впливають на розвиток фітопланктону Свинець, ртуть, кадмій, нікель, цинк, марганець, потрапивши у воду, роблять її токсичною, що призводить не лише до загибелі зоопланктону, але й завдає шкоди здоров'ю людей. Стічні води гальванічних дільниць за металом перевищують ГДК в 2000–5000 разів. Пестициди, що потрапляють у воду при обробці лісопосадок, садів, городів, негативно впливають на живі організми та людей, котрі споживають таку воду.
Великої шкоди водним об'єктам завдає будівництво мостів та інших споруд на річках [20].
Господарсько-побутові стоки призводять до біологічного забрудню води, що може викликати кишково-шлункові захворювання (холеру, тиф) та захворювання печінки (гепатит). Особливо небезпечні стічні води пун санітарної обробки білизни та спецодягу, стоки від лікарень, побутові стоки котрі, потрапивши у воду, можуть викликати різні глистові захворювання (аскаридоз, ехінокоз тощо). Органічні забруднення часто призводять непередбачуваних процесів – зв'язування кисню у воді, загибелі живих організмів та фітопланктону. Надлишки фосфору та азоту у воді призводять до її цвітіння та порушення біологічної рівноваги у водоймах (табл. 1.7.).
Таблиця 1.7. Наслідки споживання людиною забрудненої води
| Характер споживання води | Забруднювач | Захворіння | |
Біологічний | |||
| Пиття та їжа | Патогенні бактерії | Холера, дизентерія, черевний тиф, гастроентерит, лептоспіроз, туляремія | |
| Віруси | Інфекційний гепатит | ||
| Паразити | Амебна дизентерія, дракункульоз, гельмінтоз, ехінокоз | ||
| Вмивання, прання у воді | паразити | Шестосоміазиз, дерматит, стронгілоідоз | |
| Проживання або знаходження біля води | Через комах переносників | Малярія, жовта лихоманка, сонна хвороба, філяритоз | |
Хімічний | |||
| Пиття та їжа | Нітрати | Метагемоглобінемія | |
| Сполуки фтору | Ендемічний флюороз | ||
| Миш’як | Інтоксикація | ||
| Селен | Селеноз, інтоксикація | ||
| Свинець | Інтоксикація | ||
| Поліциклічні ароматичні вуглеводи | Рак | ||
| Надто м’яка вода | Атеросклероз, гіпертонія | ||
| Хром | Уровська хвороба | ||
| Нікель | Алергія шкіри, руйнування роговиці ока | ||
| Мідь | Ураження нервової системи | ||
| Фенол | Отруєння | ||
Радіоактивні речовини, потрапляючи до води, викликають її іонізацію що несприятливо відбивається на розвитку живих організмів. Більш того фітопланктон та риби здатні засвоювати велику кількість радіоактивні речовин та накопичувати їх у своєму організмі. Споживання такої риби небезпечне для здоров'я людей.
Водні об'єкти з допустимим ступенем забруднення мол використовуватися для всіх видів водокористування без обмежень; з помірним ступенем забруднення використовуються лише для культурно-побутового водокористування; з високим ступенем забруднення – небезпечні для якого виду водокористування. Водні об'єкти з надзвичайно високим ступ забруднення непридатні для всіх видів водокористування [21].
Вода більшості водних об’єктів України на сучасному рівні класифікується як забруднена і брудна (ІV-V клас якості). Найгостріша ситуація спостерігається в басейнах річок Дніпра, Сіверського Дінця, річках Приазов’я, окремих притоках Дністра, Західного Бугу, де якість води класифікується як дуже брудна (VI клас). Для екосистем більшості водних об’єктів України властиві елементи екологічного та метаболічного регресу. Значною мірою це пов’язано з техногенним забрудненням та розораністю водозбірних ландшафтів. Зберігається тенденція до погіршення якості підземних вод внаслідок надходження до підземних горизонтів забрудників зі стічними водами, а також інтенсивної експлуатації продуктивних водоносних горизонтів. Забруднені ділянки підземних вод поширені переважно в районах розміщення великих промислових і сільськогосподарських об’єктів, насамперед поверхневих сховищ відходів (накопичувачів, золовідвалів, хвостошламосховищ тощо).
В Україні виявлено понад 290 сформованих осередків забруднення підземних вод в основних водоносних горизонтах, більш ніж на 90 діючих водозаборах спостерігається прогресуюче погіршення якості води. Підземні води, які продовжують залишатися основним, надійним джерелом водопостачання, особливо в сільській місцевості, не завжди відповідають вимогам до питної води, насамперед унаслідок підвищеного вмісту в них сполук нітратів, фосфору та бактеріологічного забруднення. Кисневий режим у річках України був задовільним, за винятком локального та короткотермінового зменшення вмісту кисню у водах окремих річок та водоймищ в літній період. Останнє пояснюється зменшенням розчинності кисню при високих температурах води. У переважній більшості річкових басейнів України тривалий час спостерігається сприятлива тенденція до зменшення вмісту у воді мінеральних сполук азоту (N мінер.), які визначають рівень евтрофування природних вод. У річках Криму вміст N мінер. за останній рік не змінився, а у воді Дніпра відзначено тенденцію до його зменшення. У водах Дунаю, Південного Бугу, Дністра, в річках Криму та Приазов’я протягом останніх років спостерігалося незначне зниження вмісту мінеральних сполук фосфору.
У водах Дунаю, Дніпра, Західного Бугу зафіксовано зменшення концентрації розчинених органічних речовин, в той же час у стоці Дністра та Південного Бугу їх вміст зростає. Забруднення важкими металами поверхневих вод більшості річок України має тенденцію до зниження. Найвищий вміст міді та марганцю в 2001 році спостерігався у басейні Дністра; цинку – у водах Південного Бугу та Сіверського Дінця; хрому – у басейні Західного Бугу. Найнижчий вміст усіх металів у водному середовищі, окрім міді, зафіксовано у водних об’єктах Криму. В той же час викликає тривогу помітне збільшення у воді вмісту фенолів, у першу
чергу це притаманне річкам Приазов’я, що може бути пов’язане з впливом гірничо-видобувних районів Донбасу.
Гальмівним фактором використання водних ресурсів є їх мінливість у часі: в природних умовах на частку весняного стоку припадає 60–70% на півночі і північному сході та до 80–90% – на півдні. Територіальний розподіл водних ресурсів не відповідає розміщенню водоємних галузей господарського комплексу України. Найбільша кількість водних ресурсів (58%) зосереджена в річках басейну Дунаю у прикордонних районах, де потреба у воді не перевищує 5% її загальних запасів.
Найменш забезпечені водними ресурсами Донбас, Криворіжжя, Крим та південні області України, де розташовані найбільші споживачі води. З метою усунення територіальної і часової нерівномірності розподілу стоку водозабезпечення в Україні здійснюється за допомогою 1,16 тис. водосховищ (загальний об’єм майже 55 км3), понад 28 тис. ставків, 7 великих каналів (загальна довжина 1021 км, пропускна здатність 1000 куб. м/с), 10 великих водоводів, якими вода подається у маловодні райони. Водосховища Дніпровського каскаду (корисний об’єм 18,7 км3) забезпечують більше половини обсягу водоспоживання в Україні.
Створений в Україні багатогалузевий господарський комплекс споживає у процесі виробництва значні обсяги водних ресурсів, хоча за останні десять років валові потреби у воді зменшились на 40%. Вони задовольняються забором прісних вод з поверхневих (24%) та підземних (3%) джерел, шахтно-рудникових (близько 2%) та морських (понад 1%) вод, а також за рахунок використання води, залученої в оборотні системи водопостачання (70%) (табл. 1.6). За останні роки стабілізувався обсяг води, залучений в системи оборотного водопостачання, – 41,3 куб. км., при цьому безповоротний забір води становить 5,3 км3 або 31% усього об’єму забраної прісної води.
Суттєве зменшення в 1992–2002 роках обсягів водокористування (з 28,6 км3/рік до 21,2 км3/рік), скорочення техногенного навантаження поки що не призвели до очікуваного ефекту – більша частина поверхневих водних об’єктів залишається – 6 класу якості (від води “забрудненої» – до “дуже забрудненої»). Основними причинами надто повільного поліпшення екологічного стану поверхневих водних об’єктів, навіть в умовах зниження техногенного навантаження, є регіональне геохімічне забруднення водозбірних ландшафтів важкими металами, нафтохімічними продуктами, залишками міндобрив тощо. Останні роки, за оцінками УІДНСіР та Держгеолслужби Мінекоресурсів, негативний вплив на екологічний стан поверхневих водних об’єктів підсилюється скиданням недостатньо очищених комунально-побутових та промислових стічних вод. Відносному уповільненню вказаної тенденції, на нашу думку, можуть сприяти кліматичні зміни останніх років і пов’язане з ними підвищення кількості опадів та поверхневого стоку. Переважаючий вплив якості питно-господарських вод на стан здоров’я населення (причина 70–80% захворювань) обумовив в останні роки розвиток використання підземних вод як найбільш екологічно сталого і захищеного джерела питної води.
Зростає також використання питних, столових та лікувальних мінеральних вод, яке у 2002 році досягло 11,2 л/рік на людину (в розвинених країнах – до 90–110 л/рік на людину). Тут можна відзначити суттєве уповільнення динаміки забруднення підземних вод глибоких горизонтів у більшості басейнів підземних вод, пов’язаного головним чином зі зменшенням агрохімічних та техногенних навантажень на ґрунтовий (незахищений з поверхні) горизонт. Виникнення локальних ділянок забруднення підземних вод спостерігається переважно в гірничо-видобувних регіонах внаслідок впливу мінералізованих вод шахт, що закриваються, та фільтруючих накопичувачів промислових та стічних вод.
Основними засадами екологічно збалансованого водокористування і сталого відтворення водних ресурсів та об’єктів України є:
– пріоритетність соціальної сфери водокористування, забезпечення прав людини на питну воду належної якості та сприятливе водне середовище;
– запровадження водозберігаючих форм розвитку економіки, у тому числі на основі гранично припустимих водно-екологічних навантажень та змін стану водних об’єктів;
– переважаюче використання водоресурсних об’єктів у природному стані;
– дотримання норм міжнародного права, співробітництво у галузі використання і охорони транскордонних водноресурсних систем [15].
2. Дослідження якості та безпеки води, якою забезпечуються споживачі міста Вінниця
2.1 Гідрологічна характеристика Вінницької областіВінницька область розташована в центральній частині Правобережної України. На заході межує з Чернівецькою і Хмельницькою, на півночі – з Житомирською, на сході – з Київською, Черкаською, Кіровоградською, на півдні – з Одеською областями України та з Молдовою (рис. 7.). площа 26,5 тис. км2 (4,4% території України).
Населення області 1772,4 тис. чол., що складає 3,6% всього населення України. На території області створено 27 адміністративних районів. Вінницька область розташована у межах лісостепової зони. Її ґрунтовий покрив і кліматичні умови сприятливі для розвитку сільського господарства. В геоструктурному відношенні більша частина області знаходиться у межах південно-західної частини Українського кристалічного щита. Поверхність області – хвиляста лісова рівнина, що поступово знижується з північного заходу на південний схід. Характерний рельєф створюють річкові долини Дністра і Південного Бугу. Клімат області помірно континентальний з м’якою зимою і теплим, вологим літом. Середньорічна температура повітря складає 7,50С. на території області протікає 232 річки довжиною понад 10 км кожна. Вони належать до басейнів Південного Бугу, Дністра і Дніпра. В межах області розташовано понад 4000 ставків та 65 водосховища. Річки і водойми використовують для технічного та господарсько-питного водопостачання, рибного господарства, судноплавства, зрошування земель і гідроенергетики.
Стан водних ресурсів Вінницької області як у кількісному, так і в якісному відношення визначається компонентами природного середовища (ґрунт, рослинний покрив, рельєф, тощо) та господарською діяльністю (регулювання схилових і річкового стоку, водно-повітряного режиму ґрунто-підґрунтя, сільськогосподарське та промислове освоєння водозаборів, тощо).
Річки Вінницької області (табл. 2.1.) належать до басейнів трьох основних рік України – Південного Бугу, Дністра і Дніпра, на басейни яких припадає 62,28 і 10 відсотків території області.
Для притоків П. Бугу та Дніпра характерний незначний нахил русла, притоки Дністра – порожисті. Живляться річки дощовими (48%), сніговими (25%) і підземними водами (27%). Мінералізація води гідрокарбонатно-кальцієва.
Майже для всіх річок області характерним є водний режим з помітною весняною повінню. Використовуються вони для питного і технічного водозабезпечення, судноплавства, зрошування земель і гідроенергетики. Основним постачальником води в області є річки басейну Південного Бугу – це становить 112,8 млн. м3 або 97,9% водозабору області, площа водозбору становить 16400 км2.
Таблиця 2.1. Річкова сітка Вінницької області
| Головна річка (велика, середня) | Площа басейну, км2* | Довжина річки, км* | Кількість малих річок | Сумарна довжина малих річок, км | В тому числі L<10 км | Густота річкової сітки, км/км2 | |
| всього | в т.ч. L<10 км | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Південний Буг | 16400 / 63700 | 352 / 806 | 2227 | 2086 | 6748 | 4046 | 0,43 |
| Соб | 2600 / 2840 | 115 | 365 | 340 | 1144 | 730 | 0,48 |
| Гірський Тікич | 118 / 3511 | 11 / 167 | 21 | 20 | 67 | 56 | 0,56 |
| Дністер | 7500 / 59690 | 166 / 925 | 910 | 860 | 2931 | 1600 | 0,41 |
| Мурафа | 2410 | 163 | 258 | 239 | 804 | 412 | 0,40 |
| Дніпро | 2600 / 292700 | 0 / 1121 | 457 | 422 | 1256 | 754 | 0,48 |
| Случ | 10 / 13800 | 0 / 451 | 4 | 3 | 4 | 2 | 0,40 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Тетерів | 670 / 15100 | 0 / 365 | 124 | 114 | 344 | 210 | 0,53 |
| Рось | 1920 / 12600 | 58 / 346 | 329 | 305 | 908 | 542 | 0,50 |
| Разом в області | 26500 | 865 | 3594 | 3368 | 10935 | 6400 | 0,45 |
В цілому річки Вінницької області можна поділити за такими категоріями (таблиця 2.2.):
1. Великі річки – 2 (Південний Буг і Дністер);
2. Середні річки – 4 (Соб, Гірський Тікич, Мураба, Рось);
3. Малі річки (довжиною менше 10 км) – 226;
4. Струмки (довжиною менше 10 км) – 3368.
Таблиця 2.2. Наявність річок понад 10 км в межах адміністративних утворень Вінницької області
| Райони | Всього річок | Малі річки | Середні річки | Великі річки | ||||
| Кількість, шт.*. | Загальна довжина, км | Кількість, шт.*. | Загальна довжина, км | Кількість, шт.*. | Загальна довжина, км | Кількість, шт.*. | Загальна довжина, км | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| Барський | 17 | 210 | 16 | 188 | 1 | 22 | - | - |
| Бершадський | 17 | 243 | 16 | 203 | - | - | 1 | 40 |
| Вінницький | 13 | 194 | 12 | 154 | - | - | - | - |
| Гайсинський | 14 | 192 | 12 | 131 | 1 | 39 | 1 | 22 |
| Жмеринський | 16 | 237 | 14 | 205 | 1 | 27 | 1 | 5 |
| Іллінецький | 13 | 180 | 12 | 139 | 1 | 41 | - | - |
| Калинівський | 14 | 201 | 13 | 181 | - | - | 1 | 20 |
| Козятинський | 20 | 236 | 20 | 236 | - | - | - | - |
| Крижопільський | 13 | 167 | 13 | 167 | - | - | - | - |
| Липовецький | 15 | 210 | 14 | 177 | 1 | 33 | - | - |
| Літинський | 11 | 195 | 10 | 184 | - | - | 1 | 11 |
| Мог.-Подільський | 13 | 267 | 11 | 185 | 1 | 12 | 1 | 70 |
| Мур.-Куриловецький | 12 | 206 | 11 | 198 | - | - | 1 | 8 |
| Немирівський | 18 | 262 | 17 | 192 | - | - | 1 | 70 |
| Оратівський | 12 | 177 | 11 | 166 | 1 | 11 | - | - |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| Піщанський | 8 | 108 | 8 | 108 | - | - | - | - |
| Пограбищенський | 16 | 244 | 15 | 186 | 1 | 51 | - | - |
| Теплицький | 14 | 184 | 13 | 178 | - | - | 1 | 6 |
| Тиврівський | 9 | 144 | 8 | 93 | - | - | 1 | 51 |
| Томашпільський | 8 | 131 | 8 | 131 | - | - | - | - |
| Тростянецький | 15 | 196 | 13 | 164 | 1 | 2 | 1 | 30 |
| Тульчинський | 12 | 207 | 11 | 195 | - | - | 1 | 12 |
| Хмільницький | 15 | 246 | 14 | 201 | - | - | 1 | 45 |
| Чернівецький | 9 | 135 | 8 | 99 | 1 | 36 | - | - |
| Чечельницький | 8 | 139 | 8 | 139 | - | - | - | - |
| Шаргородський | 15 | 232 | 14 | 192 | 1 | 40 | - | - |
| Ямпільський | 11 | 257 | 9 | 143 | 1 | 26 | 1 | 88 |
| Всього | 232 | 5400 | 226 | 4535 | 4 | 347 | 2 | 518 |
Всього по території області протікає 3,6 тис. річок, загальною протяжністю 11,8 тис. км. Пересічна густота річкової мережі становить 0,45 км/км2.
Для річок області характерним є висока ступінь зарегульованості штучними водоймами – водосховищами і ставками. У Вінницькій області розташовано 65 водосховищ (враховуючи 2 водосховища Дністровського каскаду), загальною площею 11,2 тис. га., а ставків нараховується понад 4000, загальною площею більше 20 тис. га. Насиченість ставками на Вінниччині – одне з найвищих в країні. Найбільше ставків і водосховищ по басейнах великих річок. Природних озер на території області немає.
Водні об’єкти на території області представлені річками, струмками, водосховищами і ставками. Згідно даних Земельного кадастру та облікових даних Облводгоспу загальна площа земель водного фонду області складає
– річками та струмками –
– водосховищами та ставками –
– каналами, колекторами та канавами –
– гідротехнічними спорудами –
– відкритими заболоченими землями –
– прибережними захисними смугами –
Головний водокористувачем області є Ладижинська ТЕС (≈ 23% від усього водозабору області). Саме від виробітку електро- та теплової енергії на ТЕС залежить, в основному, динаміка змін обсягів водозабору. В останні роки, спостерігається зменшення водозабору. Дещо зменшується водоспоживання і в сільському господарстві, комунального господарства, за рахунок встановлення водолічильників. Як позитивне в області, слід відмітити збільшення обсягів оборотного та повторно-послідовного водопостачання.
До останнього часу основними забруднювачами поверхневих вод області були підприємства харчової та переробної промисловості. Значне падіння обсягів виробництва на цих підприємствах призвело до зменшення обсягів скидів. Все більшу частку в обсягах забруднень мають підприємства житлово-комунального господарства. На території області експлуатуються 55 очисних споруд каналізації біологічного та механічного типу очищення зворотних вод, потужність яких становить 79,5 млн. м3 на рік. Основною загальною проблемою майже всіх ОСК області є наднормативний скид азоту амонійного внаслідок недостатнього рівня і глибини біологічної очистки. Значні перевищення нормативів якості скиду були допущені на Тульчинських, Могилів - Подільських ОСК, ОСК Козятинської ДЦСВ.
Стан будівництва, реконструкції та модернізації ОСК викликає занепокоєння. Однак, в області розпочата систематична робота з реконструкції діючих та будівництва нових ОСК. Основним джерелом фінансування цих заходів є Державний фонд ОНПС при залученні коштів фонду ОНПС у складі обласного бюджету. Завершується реконструкція ОСК (Шаргородмаслозавод) м. Шаргород, ведеться будівництво напірного колектору для перекидки стоків колишнього заводу “Сектор» та стоків маслозаводу на ОСК м. Жмеринка, які значно недовантажені. Продовжується будівництво ОСК м. Томашпіль, смт. Чечельник та смт. Чернівці, Немирівського санаторію “Авангард». Завершене будівництво ОСК смт. Піщанка.
Разом з тим, в зв’язку із незадовільним технічним станом КНС постійно виникають аварійні ситуації із скидом неочищених стоків в р. Південний Буг в м. Вінниця. Так, на початку 2003 р. внаслідок аварії на КНС-3А в р. Південний Буг надійшло близько 31 тис.м3 госпфекальних стоків.
Збереження річки Південний Буг і доля ставків на ній – це єдина проблема. Захоплення будівництвом ставків (Вінницька область посідає одне з перших місць в Україні за кількістю ставків) призводить до того, що рано чи пізно каскади ставків будуть замулені.
Серед основних екологічних проблем, які необхідно вирішувати в області:
збереження водно ресурсних систем як унікальних складових природного середовища є:
– запровадження водозберігаючих форм розвитку економіки області;
– зменшення скидів забруднюючих речовин в водойми;
– організація об’єктивного моніторингу стану поверхневих водойм області;
– підвищення рівня первинного обліку водокористування підприємствами області;
– підвищення розмірів зборів за спецводокористування та забруднення водних ресурсів.
За даними лабораторії аналітичного контролю Держуправління екоресурсів у Вінницькій області якість води в р. Південний Буг та її притоках, за 2003 рік, характеризувались такими показниками: кисневий режим задовільний (вміст розчиненого кисню знаходився в межах 7,1-10,8 мг О2/дм3), жорсткість води середня (3,6-8,0 мг-екв/дм3), спостерігалось незначне забруднення органічними сполуками (біологічне споживання кисню (БСК5) коливалось в межах 2,11-5,4 мг О2/дм3, найбільше органічними сполуками забруднена вода р. Південний Буг), практично по всіх створах спостерігався підвищений вміст заліза (2,1-5,6 ГДК). У південнобузькій воді відмічався підвищений вміст сполук марганцю.
В 2003 р. у воді р. Дністер відмічалось забруднення марганцем (до 1,4 ГДК), залізом (до 4,1 ГДК), вода більш забруднена амонієм сольовим до 1,4-2,2 ГДК (перевищення нормативів спостерігалось на всіх створах). Якість води приток р. Дністер лишилась на рівні 2002 р., практично всі показники якості води знаходяться нижче ГДК (крім завислих речовин).
Малі річки: Мул, Десенка, Сільниця, Ровець, Роставиця, Удич, Баран, Воронка, Вінничка, Вендичанка, Берладінка, Вовчанка, Гуйва, Жердь, Десна, Постолова, Скакунка, Тепличка, Тяжилівка, Ситна характеризуються перемінним локальним забрудненням, яке залежить від сезону роботи цукрозаводів та інших підприємств. У весняно-літній період води самоочищаються.
В планктоні в різні періоди року домінують діатомові, синьо-зелені і протококові водорості. Найчисельнішою і ведучою групою являються діатомові водорості.
В розвитку фітопланктону спостерігається така послідовність: зимою майже виключно зустрічаються діатомові водорості; весною діатомові домінують серед інших небагато чисельних груп; літом фітопланктон досягає максимального розвитку і різновидностей видів; восени знову переважають діатомові. Найчастіше зустрічаються: Synedra acus, Synedra ulna, Cuclotella, Navicula, Diatoma vulgare, Melozira granulata. Із протикокових переважають Pediastrum duplex, Pediastrum boruanum, різновидності Scenedesmus, Crucigenia; is евгленових – Phacus, Lepocinclis, Evglena, Trachelomonas. Досить часто зустрічаються Chlorella i Chlorococcum. Серед вольвоксових - Pandorina morum i Endorina elegans. Порівняно багато видів родини синьо-зелених. В значній кількості зустрічаються Microcystis aeroginosa, Aphanizomenon Flos-aguae, Anabaena spiroides, Oscillatoria limosa, Oscillatoria geminata.
Досить часто зустрічаються нитчасті водорості в обростаннях: кладофора, ентероморфа, спірогіра. В весняно-літній період часто спостерігається "цвітіння". В "цвітінні" синьо-зелених подорослів, частіше інших, приймає участь Microcystis aeroginosa; жовто-зелених – Tribonema. Характерно, що найбільш інтенсивне "цвітіння" спостерігається в місцях скиду великої кількості стічних вод, насичених органічними речовинами, в основному, в районах скидів міських каналізацій.
За гідробіологічної оцінкою якості вод річки Вінницької області можна віднести до категорії „умовно чисті».
За даними Південно-Бузького БУВР, яке контролює вісім створів постійних спостережень на річці Південний Буг, та два створи постійних спостережень на притоках річки Південний Буг – річках Соб і Рів, вода в річці Південний Буг та її притоках оптимально мінералізована, середньої жорсткості, кисневий режим задовільний.
Із 89 випадків перевищення ГДК 51 (в 2003 році) випадки припадає на БСК повне, яке перевищує ГДК у 1,02-3,03 рази. Концентрація решти забруднюючих речовин знаходиться нижче ГДК для водойм господарсько-питного водокористування (СанПін №4630-88).
Вода у річці Південний Буг забруднена органічними речовинами, БСКп = 1,07-3,7 ГДК (51 проб із 78 відібраних). Найбільші концентрації органічних сполук були зафіксовані у вересні 2003 року (14,2-18,2 мг O2/дм3), що безпосередньо пов‘язано з неконтрольованим спуском ставків на притоках Південного Бугу.
Вода у річці Південний Буг характеризується підвищеним показником кольоровості (35,5-72,2 градусів – максимальні значення). Максимальні концентрації нітритів – 0,30-0,52 мг/дм3, нітратів – 5,3-9,7 мг/дм3, що значно нижче ГДК для водойм госппитного водокористування. Якість води Сутиського водосховища за більшістю гідрохімічних показників гірша порівняно з якістю води річки Південний Буг вище м. Вінниці (район питного водозабору). Це свідчить про те, що скиди ВО “Вінницяводоканал», який є одним з основних підприємств забруднювачів Вінницької області, негативно впливають на формування якості води в річці Південний Буг нижче м. Вінниці.
Обласною Санітарно – епедеміологічною станцією проводилось радіологічне дослідження води, було відібрано 82 поверхневих проби і виконано 82 спектрометричних дослідження. В пробах води визначали вміст радіонуклідів цезію-137 і стронцію-90. Вміст радіонуклідів цезію-137 і стронцію-90 знаходиться значно нижче допустимих рівнів. Рівень радіоактивного забруднення річки Південний Буг в цілому залишився задовільною.
Результати гідрохімічних вимірювань проб поверхневих вод, свідчать про забруднення поверхневих водойм Вінниччини органічними сполуками. За органолептичними показниками якість води у річці Південний Буг та її притоках Рів і Соб у 36 випадках із 160 не відповідає нормам СанПін №4630-88. Але у цілому вода поверхневих вод Вінниччини за більшістю хімічних показників безпечна, крім БСКп та кольоровості, і може бути використано для господарсько-питних та культурно-побутових потреб.
За даними ВО "Вінницяводоканал" (моніторинг стану річки проводився щоденно), на початку 2003 року (в січні-березні) вміст азоту амонійного перевищував граничнодопустимі концентрації, встановлені для водойм господарсько-питного водокористування (ГДК2) (1-1,8 ГДК2), починаючи з квітня, вміст азоту амонійного коливався в межах 0,44-2,5 граничнодопустимих концентрацій, встановлених для рибогосподарських водойм (ГДК1).
Кисневий баланс знаходився в межах норми, хоча спостерігалося коливання вмісту кисню, пов’язане з біогенними процесами. Вміст солей металів знаходився в основному в межах ГДК2, за виключенням вмісту заліза, марганцю, міді. Вміст іонів заліза залишався підвищеним практично на всіх водозаборах до 1,4ГДК2; марганцю від 1,6 до 4 ГДК; міді до 2 ГДК1.
За даними обласної санітарно-епідеміологічної служби:
В 2003 р. питома вага проб питної води, які не відповідають санітарним нормам по мікробіологічному забрудненню, склала 5,8%. Найвищі рівні забруднення водопровідної води реєструвались по бактеріологічних показниках в районах: Томашпільському (24,6%), Могилів-Подільському (17,5%), Муровано-Куриловецькому (12,9%) та Ямпільському (12,7%).
Спостерігалось значне погіршення якості води з відомчих водогонів по мікробіологічних показниках (з 6,9% в 2002 р. до 9,9% в 2003 р.), по хімічних (з 2,7% до 3,5% відповідно).
Створи річки Південний Буг
За останній рік спостерігалось постійне забруднення води органічними речовинами (БСК5 до 1,2 ГДК2), фіксувалось значне перевищення існуючих нормативів по вмісту заліза (до 1,7 ГДК2), цинку (до 1,7 ГДК2 біля м. Хмільник), формальдегіду (5,2 ГДК2).
Спостерігалося постійне бактеріальне забруднення річки Південний Буг (особливо в районі створів мм. Вінниця, Калинівка, Хмільник), проте збудників кишкових інфекційних захворювань не виявлено.
У річці Дністер в 2003 році спостерігався підвищений вміст фенолів до 1 ГДК2; міді до 2 ГДК1. Спостерігалося постійне бактеріальне забруднення річки Дністер. Збудників кишкових інфекцій в річці Дністер лабораторією обласної санітарно – епідеміологічної станції не виявлено. Таж обласною СЄС пестицидів (в тому числі Бі – 58, децис, ГХЦ, базудін, карбофос, метафос, ДДТ, фосфамід) в досліджених зразках води в річці Південний Буг та Дністер на всіх створах спостережень не виявлено [23].
2.2 Аналіз якості води господарсько-питного призначення, яка подається ВОКВП ВКГ “Вінницяводоканал» з р. Південний Буг в місто Вінниця
Основним постачальником води в області є річки басейну Південного Бугу – в 2003 р. це становило 112,8 млн. м3 або 97,9% водозабору області, площа водозбору становить 16400 км2. Головний водозабір області – Ладижинська ТЕС (≈ 23% від усього водозабору області) та Вінницьке обласне комунальне виробниче підприємство водопровідно-каналізаційного господарства (ВОКВП ВКГ) “Вінницяводоканал» яке знаходиться за адресою м. Вінниця, вул. Київська 173.
ВОКВП ВКГ “Вінницяводоканал» є основним постачальником господарсько-питної води по центральному водогоні споживачам м. Вінниці. “Вінницяводоканал» забирає воду з р. Південний Буг (створ №1 рис. 7) та подає на очисні споруди вода подається в централізований водогін. Перш ніж вивчити якість води в р. Південний Буг ми розглянемо схему очистки води на “Вінницяводоканал».
Кількість поданої води контролюється витратомірами АІА-4, ОІА-5.
Кожен змішувач являє собою з/б резервуар, прямокутний в плані з пірамідальною нижньою частиною. Об'єм кожного змішувача 170 мЗ. Принцип роботи змішувачів:
В змішувачах сира вода змішується з наступними розчинами і реагентами:
> необхідним розчином сірчанокислого алюмінію;
> розчином активної кремнекислоти за необхідністю;
> розчином хлорної води.
Розчини реагентів вводяться у водоводи перед змішувачами. З змішувача, оброблена вода надходить до горизонтального відстійника блока №1, утвореного із шести самостійних секцій. Кожна секція становить собою прямокутний, в плані з/б резервуар, який складається з камери пластів це утворення і зони відстоювання. Камера пластів це утворення - вертикального типу, час перебування води в камері - 30 хв.
Оброблена вода по площі камери розподіляється через перфоровані труби. Вихід води із камери пластів це утворення проводиться через затоплений водозлив у відстійну зону.
У відстійній зоні вода висвітлюється від крупно дисперсних зважених речовин, збирається збірними лотками і по системі трубопроводів подається на швидкі фільтри.
Накопичений у відстійнику осад періодично скидається в промканалізацію з повним спорожненням кожної секції відстійників почергово.
Швидкі фільтри представляють собою прямокутні в плані з/б резервуари, заповнені фільтруючим шаром з підтримуючим шаром гравію, під яким розташована дренажна система у вигляді перфорованих труб, які служать для збирання фільтрованої води і рівномірного розподілу промивної води.
Завантаження фільтрів виконано із гравію, складеного поверх дренажних труб, розміром 40 х 70, 20х 40, 10 х 20, 5х10 мм з висотою кожної фракції 15 см, піску - крупністю 0,5-2,0 мм з висотою шару 90 см.
Подача освітленої води на фільтри проводиться зверху вниз, фільтрована вода після фільтрів надходить в резервуар чистої води.
Промивка фільтрів проводиться очищеною водою, яка подається з РЧВ насосами для промивки фільтрів. Тривалість промивки 5-8 хвилин. Витрата води, яка подається на промивку фільтрів, контролюється витратоміром ОІА-10.
Промивна води після фільтрів скидається в промканалізацію. Перед подачею фільтрованої води в РЧВ проводиться її повторне обеззараження і, за необхідністю, - фторування. Розчини хлорної води і кремнефтористого натрію (амоній) подається в трубопровід перед РЧВ.
Із змішувача №2 оброблена реагентами вода подається в трьохсекційний відстійник - освітлювачі блоку №2.
Комбінований горизонтальний відстійник складається з приймальної камери і трьох секцій, кожна з яких складається з камери пластів це утворення і зони осаджування.
В комбінованому відстійнику освітлювачі блоку №2 вода надходить в приймальну камеру, звідки по відвідному трубопроводу подається в камери пластів це утворення. На відвідному трубопроводі встановлено дросель. Нормальне положення дроселя відкрите, за необхідністю повідомити зваженому осаду пульсуючий режим, дросель покривається на 80%, і рівень води в приймальній камері починає підвищуватись. При досягненні потрібного рівня (через 10-20 секунд) дросель відкривається, імпульс потрібного руху води передається в камеру пластів це утворення. Через деякий час цикл повторюється.
Камера пластів це утворення вертикального типу. Оброблена реагентами вода розподіляється по площі камери через перфоровані труби. Вихід води з камери пластів це утворення проводиться через затоплений водозлив у відстійну зону.
У відстійній зоні вода висвітлюється від крупнодисперстних речовин, збирається збірними зірчастими жолобами. В одному відстійнику встановлено шість жолобів. Із збірних жолобів висвітлена вода надходить в збірний канал, який відводить воду на швидкі фільтри з відстійників води.
Накопичений у відстійнику осад періодично (по мірі накопичення) скидається в промканалізацію. Усунення осаду проводиться під гідростатичним тиском через донні клапани.
Швидкі фільтри являють собою прямокутні з/б резервуари, завантажені фільтруючим шаром з підтримуючим шаром гравію, під яким розташована ковпачкова дренажна система, яка служить для скидання фільтрованої води і рівномірного розподілу промивної води. Завантаження фільтрів виконано з кварцевого піску, крупністю 0,5-2,0 мм, при висоті шару 1200 мм.
Подача висвітленої води на фільтри проводиться зверху вниз. Пройшовши через фільтруючий шар, фільтрована вода збирається дренажем і по системі трубопроводів відводитися в РЧВ.
Промивка фільтрів передбачена водоповітряна.
Промивна вода подається насосами промивної води, які встановлені в насосній другого підйому. Стиснуте повітря подається від повітродувок, розташованих в приміщенні реагентного господарства.
Промивка фільтрів проводиться в наступній послідовності:
– розрихлення водою, на протязі 2-х хвилин від промивного насосу;
– продувка фільтруючого шару стиснутим повітрям, яке подається повітродувкою на протязі 5 хв.;
– промивка водою з РЧВ на протязі 5-6 хв.
Промивна вода скидається в промканалізацію. Витрата води на промивку контролюється витратомірами.
Перед подачею фільтрованої води в РЧВ проводиться повторне обеззаражування і фторувння (при необхідності). Розчини хлорної води і кремнефтористого натрію (амонію) подаються в трубопровід перед РЧВ.
З резервуару чистої води очищена вода, яка задовольняє вимоги ГОСТ 2874-82 "Вода питна", насосами другого підйому по водоводах подається в місто споживачам. Витрата питної води контролюється витратомірами ОІА-9. Резервуари між собою з'єднуються трубопроводами, а також можуть працювати окремо.
Відділ коагулювання
Коагулянт (сірчанокислий алюміній АІ2(804)з 18НзО) постачається в реагентне господарство автосамоскидами і вивантажується в 4 зачинно-розчинних баки коагулянту, сюди ж підводиться сира вода для розчинення коагулянту.
Ємність для розчину коагулянту являє собою з/б резервуар, розміром 4,5х4х2 м, ємністю 31,5 мЗ. Над днищем розташована дерев'яна колосникова градка з прозорими 10-15 мм. Під градкою розміщені перфоровані труби для підводу повітря.
Із затворних баків концентрований розчин коагулянту перекачується насосами поз. 32 в 4 баки сховища коагулянту поз. 33, які представляють собою з/б резервуари розміром 11х4х4,5 м, ємністю 220 мЗ кожний. Концентрація розчину в баках-сховищах - 15-28%.
З баків-сховищ розчин коагулянту самопливом подається в 4 витратні баки, поз. 34, в який розчин води утворюється до робочої концентрації. Витратні баки являють собою з/б резервуари, розмір кожного 4,5 х 1,5 х 2 м, ємністю 10,2 мЗ поз. 36.
З витратних баків робочий розчин коагулянту насосами-дозаторами дозується в трубопроводи перед змішувачем комплексу споруд №2.
Стиснуте повітря для розчинення і розведення розчину подається від повітродувки реагентного господарства.
Як флокулянт застосовується активна кремнекислота (АК) в певні пори року.
АК готується у витратних баках, розміщених в реагентному господарстві. Компонентом приготування АК є рідке скло і сірчанокислий алюміній.
Витратні баки флокулянту поз. 44 дві шт. Представляють з/б резервуар ємністю 2 х 3 х 2 м, корисний об'єм 10 мЗ. На дні бака вкладені перфоровані труби для подачі і розподілу стиснутого повітря при приготуванні АК.
Рідке скло доставляється автотранспортом в металевих бочках і зберігається на складі.
До витратного баку скло подається в бочці ручною талю, заливається в мірний бачок - розчинний бак, другим мірним бачком вимірюється доза сірчанокислого алюмінію 10%-го і заливається у витратний бак. Отриманий розчин перемішується за допомогою стиснутого повітря і доводиться рН розчину - 9, і через 1 годину розчин розбавляється до концентрації 0,5% та дозувальними насосами подається у водоводи перед змішувачем комплексу очисних споруд №2.
Відділ вапнування
Вапнування вихідної води передбачене для підлужування при недостачі її лужного запасу.
Будівельне вапно доставляється в реагентне господарство автотранспортом і зберігається в приміщенні реагентного господарства насипом.
З місця зберігання вапно цебром навантажується в бункер, кожний ємністю 1,2 мЗ. З бункера вапно подається в вапногасилку, в якій проводиться приготування мірного вапняного молока.
У відділі є дві вапногасилки, продуктивністю півтори тони за годину за товарним вапном кожний.
Місце вапняне молоко з вапногасилки самоплином по жолобах надходить до двох баків вапняного молока, в яких розводиться до робочої концентрації.
Бак вапняного молока являє собою з/б ємністю розмірами в плані 2 х 2 х 2,5 м = 7,2 м3.
Перемішування молока проводиться стиснутим повітрям, яке подається з повітродувок.
Приготоване вапняне молоко насосами-дозаторами подається до трубопроводу перед змішувальним пристроєм очищувальних споруд.
Відділ хлорування
Рідкий хлор постачається до витратного складу хлору автотранспортом в контейнерах, ємністю 800 літрів кожний. Витратний склад складається з двох приміщень і розрахований на зберігання 75 тонн рідкого хлору в контейнерах.
Склад хлору обладнаний підвісним монорельсовим краном для знімання контейнерів з автотранспорту і пересування їх всередині складу. Контейнери з хлором в складі зберігаються на стаціонарних підставках.
Склад зберігання обладнаний системою дегазації можливих витоків хлору з контейнерів, є дві металеві ємності по 40 мЗ кожна для приготування дегазаційного 10%-го розчину гіпосульфіту натрія і кальцінованої соди. Ємності з'єднані трудами з дегазаційним приямком. Поруч з приямком встановлений футляр для аварійного контейнера. Під час аварійних випадків несправний контейнер занурюється у футляр, котрий герметичне зачиняється накривкою. На накривці встановлюється гвинт і манометр. До гвинта трубка, яка відводить газ-хлор в приямок де, проходячи через нейтралізуючий розчин, газ-хлор дегазується.
З складу хлору контейнери автотранспортом доставляються в хлораторні водопровідної станції. В хлораторній комплексу №2 є дві ваги: одна для працюючого контейнера. Інша - для резервного. З контейнера, встановленого на вазі, рідкий хлор надходить у випарювач, котрий представляє собою ємність із змієвиком та тенами, заповненими водою. Температура води у випарювачі 40-70°С. Далі газоподібний хлор надходить у хлоратори первинного і вторинного хлорування.
Хлоратори, встановлені на - первинному і вторинному хлоруванні, представляють собою хлоратори вакуумного типу з продуктивністю 17 кг/код. Хлорна вода після хлораторів первинного хлорування подається у трубопроводи перед змішувачем блоків №1 і №2, поз. 56. Після хлораторів вторинного хлорування - в трубопроводи фільтрованої води, яка поступає в РЧВ блока №1 і блока №2.
Відділ фторування
Кремнієфтористий натрій (амоній) поступає на водопровідну станцію автотранспортом, в мішках одноразового використання, масою
Вакуумо-бункери сталеві, ємністю 600 літрів кожний. Розпорядження в системі пневмотранспорту створюється вакуум-насосом. В бункері порошок реагенту через об'ємний дозатор подається у відповідний витратний бак для фтор-реагенту.
У відділі знаходяться два витраті баки, які представляють собою з/б резервуари, кожний ємністю 6,2 мЗ. У витратному баці проводиться розчинення реагента водою і приготування робочого розчину необхідної концентрації.
Робочий розчин реагенту з витратних баків насосами-дозаторами подається в збірні трубопроводи фільтрованої води.
Контроль за рівнем у витратних баках проводиться по мірних рейках. Регулювання кількості реагенту, який подається, виконується зміною довжини ходу плунжера насоса-дозатора.
Для приготування робочого розчину фторного реагенту подається питна вода з господарчо-питного водопроводу.
Очищення сирої води
Водозабірні споруди сполучені з насосною станцією 1-го підйому. Відбір води з річки проводиться за допомогою водоприймального оголовка, подача води від водоприймального оголовка - по самопливних лініях.
Оголовок з двохстороннім прийомом води із завантаженням фільтруючого матеріалу. Оголовок, продуктивністю 3 м/с, змонтований з двох секцій. Кожна секція призначена для роботи на один самопливний водовід. Забір води здійснюється через фільтруючу завантажку в аванкамеру. Фільтр виготовляється з сортового каміння, крупністю 15-30 см. З аванкамери вода відводиться вихровими циліндричними камерами, розташованими з торців водоприймальника. Прийнята форма камери сприяє утворенню гвинтового потоку, що вирівнює роботу фільтрів по усьому водоприймальному фронту. Висота оголовка 4,1 м, довжина 8 м. Вода по оголовках по двох самостійних лініях, діаметром 1400 мм, довжиною 71,5 м, поступає в аванкамеру насосної станції 1-го підйому та подається в центральний водогін.
Ми проаналізували якість води в р. Південний Буг на відповідність гранично допустимим концентраціям (ГДК). Результати аналізу викладені в табл. 2.3., 2.4., 2.5. Аналіз води проводився по трьох створах (за 25 показниками), що знаходяться на р. Південний Буг: Створ №1-м. Вінниця, вул. Київська 173; Створ №2 – на 1 кілометр вище створу №1; Створ №3 – с. Стрижавка, Вінницького району.
Таблиця 2.3. Аналіз шкідливих речовин у воді річки Південний Буг, Створ №1
№ п/п | Назва речовини | ГДК* | Фактично (сер. річне) |
| 1 | Мутність, мг/л | 1,5 | 8,4 |
| 2 | Кольоровість, градуси | 35 | 37,5 |
| 3 | рН | 8,5 | 8 |
| 4 | Жорсткість, мг-екв/л | 7,0 | 5,6 |
| 5 | Хлориди, мг/л | 350 | 25 |
| 6 | Залізо, мг/л | 0,3 | 0,4 |
| 7 | Амоній сольовий, мг/л | 0,5 | 0,6 |
| 8 | Розчинений О2, мгО2/л | > 4 | 9,1 |
| 9 | БСК5 | 6,0 | 4,8 |
| 10 | Сухий залишок, мг/л | 1000 | 327,5 |
| 11 | Сульфати (SO4), мг/л | 500 | 37 |
| 12 | Кальцій, мг/л | 180 | 4,4 |
| 13 | Магній, мг/л | 50 | 1,6 |
| 14 | Алюміній, мг/л | 0,5 | 0,03 |
| 15 | Фтор, мг/л | 1,2 | 0,2 |
| 16 | Нітрити, мг/л | 0,08 | 0,1 |
| 17 | Нітрати, мг/л | 10,0 | 4,4 |
| 18 | Марганець, мг/л | 0,1 | 0,2 |
| 19 | Фосфати, мг/л | 3,5 | 0,04 |
| 20 | Цинк, мг/л | 5,0 | 0,005 |
| 21 | Мідь, мг/л | 1,0 | 0,02 |
| 22 | Свинець, мг/л | 0,03 | 0,005 |
| 23 | Мишьяк, мг/л | 0,05 | 0,01 |
| 24 | Молібден, мг/л | 0,25 | 0,0025 |
| 25 | Запах, бали | < 1 | 3 |
