Материал: Гончарук учебник

История развития санитарной охраны поверхностных водоемов. Источники загрязнения. Мероприятия по санитарной охране водных объектов

Под санитарной охраной водных объектов подразумевают комплекс меро­ приятий (законодательных, организационных, экономических, планировочных, научных, технологических, санитарно-технических), обеспечивающих такое состояние водных ресурсов, которое дает возможность использовать их для хозяйственно-питьевого водоснабжения населения, купания, физической куль­ туры, лечебно-оздоровительных целей, а также сохраняет за водоемами важ­ ное значение в формировании микроклимата населенных мест и их ландшафт­ ной и архитектурной выразительности. Иными словами, это защита водных объектов от источников загрязнения.

Проблема санитарной охраны поверхностных водоемов от механических, химических и микробиологических загрязнителей в своем развитии прошла три основных этапа, которые основывались на трех научных направлениях (табл. 12). И сегодня продолжается дискуссия о перспективах дальнейшего раз­ вития санитарной охраны поверхностных водоемов.

Первый этап развития проблемы получил название природоведческого (по названию первого теоретического направления), суть которого заключалась в сохранении природного качества воды в поверхностных водоемах и сводилась к запрещению отводить в них сточные воды. Начался этот этап в 1876 г. в Анг­ лии, где был приняли закон об охране рек, большинство из которых использо­ вали как источники водоснабжения. В этом же году аналогичный закон был принят в Пруссии, а в 1882 г. его дополнили пунктом о запрете сброса в водое­ мы даже биологически очищенных сточных вод. Аналогичные запретные ме­ роприятия начали проводить в России, Франции и других странах. В этот пе­ риод при условии наличия в городе системы канализации (в Англии уже в 1833 г. сточные воды перемещались самотеком по сети подземных труб или каналов более чем в 50 населенных пунктах) сточные воды разрешали направ­ лять на поля орошения. Если же канализации не было, жидкие отходы вывози­ ли на поля ассенизации. Такие поля орошения появились в Киеве, Берлине, Цюрихе, Москве, Одессе, Лондоне и пр. Очистка сточных вод на полях орошения

211

РАЗДЕЛ II. САНИТАРНАЯ ОХРАНА ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ

происходила вследствие: испарения и вымерзания за счет природных факто­ ров; фильтрации через слой почвы (толщиной не менее 1 м) и самоочищения от загрязнителей (преимущественно органических и микробных). Затем био­ логически очищенные сточные воды поступали в грунтовый поток и вместе с ним возвращались в водоемы по так называемому малому кругу круговорота воды в природе (см. с. 112).

Таким образом сточные воды очищались от различных органических за­ грязнений благодаря жизнедеятельности грунтовых сапрофитных микроорга­ низмов. В них отмирали патогенные микроорганизмы, сорбированные на час­ тицах почвы, сточные воды разбавлялись грунтовыми водами, освобождались от токсических химических веществ за счет сорбции, разбавления, распада и т. д.

Теоретическим основанием мер запретного характера было первое науч­ ное направление по санитарной охране водоемов, которое получило название

природоведческого, или направления санитарного максимализма. Его сторон­ ники (санитарные максималисты) до сих пор считают, что нужно запрещать любой сброс сточных вод в поверхностные водоемы. Конечной целью про­ граммы санитарных максималистов по контролю за загрязнением и санитар­ ным состоянием поверхностных водоемов является возвращение их к "пер­ возданной чистоте". Цель программы весьма благородна. Она остается акту­ альной и поныне, поскольку сегодня на Земле практически нет водоемов, гидрологический режим, химический состав и гидробиологические особен­ ности которых не изменились бы в результате хозяйственной деятельности человека.

212

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ САНИТАРНОЙ ОХРАНЫ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДОЕМОВ

Заслуживает одобрения эта программа и с гигиенических позиций, так как обеспечивает нормативное качество воды и нормальное развитие водоема, что делает его пригодным для нужд человека. Этот период характеризуется появ­ лением сооружений для очистки сточных вод разных конструкций, в основу работы которых положен природный механизм самоочищения загрязнений в почве (поля орошения, поля фильтрации, биологические пруды). Они были просты в эксплуатации, долговечны, высокоэффективны, для ухода за ними не нужно было иметь высокую квалификацию.

В то же время запрет сброса любых, в том числе и очищенных, сточных вод в водоемы имел и отрицательные последствия. Во-первых, в населенных пунктах ограничивалось внедрение канализации (сплавной системы избавле­ ния от жидких отходов), при которой сточные воды самотеком перемещались по подземной сети труб от места их образования до очистных сооружений. Шире стало применение ассенизации (от фр. assenisation — очищение) — вы­ возной системы, при которой жидкие отходы, накопленные в водонепрони­ цаемых выгребах, периодически вывозили на поля ассенизации специальным (ассенизационным) транспортом. Во-вторых, тормозилась разработка тради­ ционных методов биологической очистки сточных вод (воспроизводящих про­ цессы самоочищения в водной среде) и тех, которые предусматривают сброс очищенных сточных вод в водоемы. В-третьих, быстрый рост городов и бур­ ное развитие промышленности способствовали образованию большого коли­ чества сточных вод. Это требовало отведения значительных земельных площа­ дей под поля орошения. Как оказалось в дальнейшем, категорический запрет выпуска сточных вод в водоемы, даже биологически очищенных, был нереа­ лен и не нужен.

Интенсивное развитие промышленности в период научно-технической ре­ волюции способствовало, с одной стороны, значительному увеличению объе­ мов промышленных сточных вод, а с другой — концентрации большого коли­ чества населения в городах, что приводило к образованию значительного ко­ личества хозяйственно-бытовых сточных вод. В Англии, Германии, России начал ощущаться дефицит свободных земельных площадей вокруг населенных пунктов, которые можно было бы отвести под поля орошения.

Как свидетельствуют выводы отчета Английской королевской комиссии, сделанные в 1907 г., запрет выпуска сточных вод в водоемы, применяющийся в течение десятилетий, не способствовал улучшению их санитарного состоя­ ния, ибо эти требования были невыполнимы.

Второй этап решения проблемы начался в начале XX в., когда в 1906 г. ко­ миссия Медицинского совета Министерства внутренних дел России под руко­ водством Г.В. Хлопина впервые предложила требования к качеству сточных вод, сбрасываемых в поверхностные водоемы. Учитывая все преимущества и недостатки природоведческого направления, ученые пришли к выводу о воз­ можности выпуска очищенных сточных вод в водоемы при условии их соот­ ветствия санитарным требованиям. Поэтому второй этап санитарной охраны водоемов получил название этапа нормирования качества сточных вод. Он предусматривал разработку стандартов качества сточных вод перед их выпус-

213

РАЗДЕЛ И. САНИТАРНАЯ ОХРАНА ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ

ком в водоем с учетом технологических возможностей наиболее современных и эффективных очистных канализационных сооружений. Его сторонники — санитарные "техницисты" — создали соответствующее научное направление

санитарно-технического максимализма. Суть его сводилась к тому, что разре­ шалось сбрасывать в поверхностные водоемы только такие сточные воды, сте­ пень очистки которых отвечала максимальным техническим возможностям очистных канализационных сооружений. Санитарные "техницисты" считали: если, например, аэротенк способен очищать сточные воды от органических ве­ ществ по БПК5 до 10—15 мг 02/л, то именно эту величину нужно утверждать как стандарт качества. И лишь с такой или меньшей БПК5 сточные воды мож­ но сбрасывать в водоемы.

В то же время благодаря научно-техническому прогрессу эффективность работы очистных канализационных сооружений постоянно повышалась. Так, современные малогабаритные установки с активным илом на "полное" окис­ ление дают возможность удалить из сточных вод органические загрязнения по БПК5 до 5—6 мг/л. Аэротенки-осветлители колонного типа, разработанные по технологии Научно-исследовательского конструкторско-технологического института городского хозяйства (НИКТИ ГХ) г. Киева, дают возможность дос­ тичь не только биологической очистки, но и доочистки сточных вод. Нами установлено, что такие очистные сооружения способны удалить из сточных вод органические вещества по БПК5 до 4 и даже 3 мг/л. В биологически очи­ щенных сточных водах, которые отводят после таких сооружений, отсутству­ ют нитриты и нитраты. Биологически очищенные сточные воды почти не от­ личаются от воды поверхностных водоемов. Они не загнивают, не имеют запа­ ха, экологически безопасны, не нарушают процессов самоочищения водоемов. Кроме того, используя наиболее распространенную схему водоподготовки на очистных сооружениях речного водопровода (коагуляцию, отстаивание, фильт­ рацию и обеззараживание), из воды такого водоема легко получить питьевую воду. Постоянное совершенствование технологии очистки сточных вод, воз­ можность более глубокой очистки создавали теоретические предпосылки для постоянного пересмотра стандартов качества сточной воды перед выпуском в водоемы.

Одновременно процесс разработки стандартов осложнялся вследствие су­ ществования разных видов сточных вод, особенно тех, которые образуются на промышленных предприятиях и поэтому содержат разные загрязнители, име­ ют разные начальные уровни загрязнения, что связано с особенностями техно­ логического производственного процесса. Нужно было разрабатывать станда­ рты не только для разных видов сточных вод, но и для разных их объемов, рек с разным дебитом. Эти стандарты нужно было часто переиздавать. За период 1906—1929 гг. было 20 переизданий стандартов.

Однако установлено, что максимальная очистка и обезвреживание сточ­ ных вод от органических и неорганических химических примесей технически возможны лишь в отдельных случаях, экономически и технически они не всег­ да доступны, да и не оправданы. Так, результаты исследований, проведенных профессором О.И. Жуковым во Всесоюзном научно-исследовательском инс-

214

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ САНИТАРНОЙ ОХРАНЫ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДОЕМОВ

титуте в Москве, свидетельствуют, что полная очистка сточных вод от приме­ сей — очень дорогостоящее мероприятие, которое не всегда целесообразно, а иногда даже вредно. Было доказано, что удаление из сточных вод основной массы (70—80%) загрязняющих веществ требует значительно меньших капи­ таловложений, чем их остаточных количеств (20—30%). Известно, что чем ни­ же остаточные концентрации вредных веществ в сточных водах, тем техничес­ ки сложнее становится их очистка. Она требует более совершенных, а поэтому и более дорогостоящих методов и способов, более длительного времени. Что­ бы повысить эффективность удаления из сточных вод взвешенных веществ с 60—70% до практически 100%, необходимо 8-кратное отстаивание. Поэтому полная очистка и обезвреживание сточных вод перед выпуском их в водоемы технически возможна и экономически целесообразна лишь в отдельных случаях.

В то же время гигиеническая наука и практика водопользования свидетель­ ствуют, что не каждый выпуск сточных вод в водоемы приводит к их загряз­ нению. Ведь нельзя считать загрязненным водоем, если в нем обнаружены не­ которые химические вещества, но в концентрациях, безвредных для здоровья человека. Например, всем известно, что мышьяком можно отравиться. Однако он безвреден в незначительных (допустимых) концентрациях: в низких дозах мышьяк используют для лечения больных. Какие же концентрации вредных химических веществ в воде водоемов допустимы, а какие способствуют их за­ грязнению? Гигиеническим критерием загрязнения с санитарной точки зрения считается лишь такое загрязнение, при котором качество воды в водоеме явля­ ется опасным для здоровья населения или ограничивает водопользование.

Все это способствовало развитию (с 1929 г.) третьего этапа санитарной охраны водоемов — этапа нормирования качества воды поверхностных водо­ емов выше по течению за 1 км от ближайшего пункта водопользования. Науч­ ное направление, на котором основаны меры по санитарной охране водоемов, получило название физиолого-гигиенического. Сущность его заключается в нормировании не качества сточных вод, которые сбрасываются в водоемы, исходя из технических возможностей очистных канализационных сооруже­ ний, а качества воды водоема после поступления в него сточных вод за 1 км до ближайшего пункта водопользования.

Требования к качеству воды водоемов зависят от вида его использования. Так, требования к качеству воды водоемов как источников хозяйственно-питье­ вого водоснабжения населенных пунктов одни, а к воде водоемов, которые используются для культурно-бытовых (купание, спорт, отдых населения) и ре­ креационных целей, — другие, рыбохозяйственных, — третьи и т.д. Требова­ ния к качеству питьевой воды централизованных и децентрализованных сис­ тем водоснабжения более жесткие, чем к качеству воды, предназначенной для технологических целей или для орошения полей и др. И, что особенно важно, безвредность действия воды водоемов на организм человека должна быть под­ тверждена результатами глубоких экспериментальных исследований. M

Следовательно, сегодня главным научным направлением, на котором ос­ новываются меры по санитарной охране водоемов, является физиолого-гигие- ническое. Но и это направление имеет недостатки. В частности, узким местом

215