Мягченко О.П. Основи екології

Подождите немного. Документ загружается.

111

Розділ 2. Прикладні аспекти екології

речовин, розчинених в ній. Протікаючи через гірські породи, вона

розчиняє їх і насичується відповідними компонентами – іонами

кальцію, магнію, калію, заліза, молібдену, алюмінію, берилію, мар-

ганцю, міді, миш’яку, цинку. Останні шість елементів особливо

шкідливі для людини, якщо їх концентрації перевищують гранично

допустимі. Тому нормативні документи багатьох країн, у тому числі

України, Всесвітньої організації охорони здоров’я (ВООЗ) вимага-

ють обов’язкового контролю їх вмісту в питній воді.

Всі речовини, які містяться у воді, можна розділити на дві гру-

пи – неорганічні та органічні. Важливе значення мають мікроорга-

нізми. Неорганічні речовини, в залежності від їхнього вмісту у воді,

утворюють три групи.

Перша – макроелементи – речовини, необхідні організму в зна-

чних концентраціях – від 0,1% до 10% і більше. Це кальцій, магній,

фосфор, калій, натрій, залізо, хлор, сірка.

Друга – мікроелементи, концентрація яких коливається в меж-

ах від 0,1% до 0,001%. Це йод, фтор, мідь, кобальт, цинк, марганець,

алюміній.

Третя група – ультрамікроелементи. Їхня концентрація в орга-

нізмі людини дуже незначна – від 0,001% і менше, але вони вико-

нують дуже важливі, значні функції, регулюючи життєво важливі

процеси – окиснювально-відновні реакції, процеси старіння, від-

новлення клітин. Це бром, селен, срібло, цезій, золото, майже всі

елементи Періодичної таблиці Д.І. Менделєєва.

Обов’язкового контролю за вмістом алюмінію, берилію, заліза,

кадмію, марганцю, миш’яку, ртуті, свинцю, талію, хрому шестива-

лентного і цинку вимагають українські санітарні норми №136/1940

1997 р. Крім цих простих речовин великий вплив на здоров’я справ-

ляють складні речовини – бензпірени, діоксини, нітрати, нітрити,

сульфати, феноли, хлориди, ціаніди.

У разі перевищення гранично допустимих концентрацій будь-

якої речовини формується загроза для здоров’я. Але погано й інше –

коли концентрація потрібного елемента менше, ніж його необхідно

для нормального функціонування організму. За висловом відомого

вченого середньовіччя Парацельса, все є отрутою, все є ліками – все

залежить від дози. Часто навіть незначне перевищення концентрації

певної речовини викликає хворобу і смерть. Тому важливо знати фі-

зіологічні властивості найрозповсюдженіших сполук.

112

Основи екології

У всьому світі більше як 5 млн людей щорічно вмирають через

хвороби, викликані забрудненою питною водою. В багатьох випад-

ках хвороби викликають води, заражені сечею, фекаліями людини і

тварин.

За висловом відомого вченого-мікробіолога Л. Пастера, – лю-

дина випиває дев’яносто відсотків своїх хвороб. ВООЗ застосувала

свої стандарти на питну воду ще в 1958 р. і переглядала їх в 1963 і

1971 рр., у 1984 р. були прийняті Керівні принципи якості питної

води, що є основою для всіх Національних стандартів, в тому числі

українських.

Велика проблема якості річкових вод – наявність у них хлороор-

ганічних сполук – залишки пестицидів, миючих речовин, які після

хлорування води утворюють діоксини, аналіз яких дуже складний і

можливий тільки при наявності спеціальних приладів.

Для знищення шкідливих мікроорганізмів воду хлорують. В ре-

зультаті у воді спочатку утворюються хлорорганічні сполуки, а по-

тім з них під дією розчинного кисню утворюються дуже токсичні

діоксини, що сприяють виникненню ракових пухлин.

Хлорорганічні сполуки, що містять фтор, хлор, бром, виклика-

ють нефрити (хвороби нирок), гепатити (хвороби печінки), збіль-

шують кількість мертвонароджених дітей і токсикозів при вагіт-

ності, вроджені аномалії, мутагенні дефекти, ослаблення імунітету,

порушення дітородних функцій як у чоловіків, так і в жінок.

Будь-яка хлорована вода шкідлива для здоров’я саме через на-

ступне утворення діоксинів, мутагенні, канцерогенні, тератогенні

властивості яких проявляються при концентрації у воді вже 5·10

-12

мг/л. Це проблема для всього світу.

Державний стандарт України «Вода питна. Гігієнічні вимоги до

якості води централізованого господарського питного водопоста-

чання» №136/1940-96 передбачає контроль за 55-ма показниками.

Основні показники складу питної води в різних країнах наведені в

табл. 16.

113

Розділ 2. Прикладні аспекти екології

Таблиця 16

Вимоги до якості води централізованого

господарсько-питного водопостачання

Показники

якості

Сан ПіН 138/

1940 1996 року

/Україна/

ГОСТ СРСР

2874

1982 року

Сан ПіН Росії

ГДК водо-

госп. значення

Норми

ВООЗ

США

Франція

Германія

Алюміній 0,2(0,5) 0,5 0,5 0,5 0,2 1 0,2

Мутність 0,29 1,5(2) 1,5(2)

Не

норм.

2,9 0,58 1,16

Окиснюва-

ність

Не

норм.

Не

норм.

Відсут. 5

Жорсткість 7(10) 7 7(10)

Не

норм.

Відсут.

Сульфати 250 500 500 500 250 250 240

Хлориди 250 350 350 250 400 200 250

Хлоро-форм 60 Не норм. 200 60 200 100

Пестициди 0,1 Не норм. 2 4 2 0,2 0,1

Арсен 0,01 0,05 0,05 0,05 0,01 0,05 0,1 0,01

Свинець 0,01 0,03 0,03 0,03 0,01 0,015 0,05 0,04

РН 6,5-8,5 6-9 6-9

Не

норм.

6,5-8,5

6,5-

8,5

6-9

6,5-

9,5

Марганець 0,1 0,1 0,1(0,5) 0,1 0,1 0,05 0,05 0,05

Залізо 0,3 0,3 0,3(1,0) 0,3 0,3 0,3 0,2 0,2

СПАР Відсутні 0,5

Не

норм.

0,5

Нафто-

продукти

Відсутні 0,1 0,1 0,1

Не

норм.

Феноли Відсутні 0,001 0,25 0,001

Не

норм.

0,0005

Цинк Відсутній 5 5 1 3 2 5

Ртуть Відсутня 0,0005 0,0005 0,0005 0,001 0,002 0,001 0,001

Талій Відсутній 0,0001 0,0001 Відсут. 0,001

Кадмій Відсутній 0,001 0,001 0,001 0,003 0,005 0,005 0,005

Нітрити Відсутні 3,3 3 3,3 3 3,3 0,1

Ціаніди Відсутні 0,035 0,035 0,035 0,07 0,2 0,05 0,05

Хром (+6) Відсутній 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05

Бензопирени Відсутні 0,005 0,7 0,005 0,7 0,2

Примітка. Одиниці вимірювання – мг/л, крім жорсткості – мг-екв/л, рН – в

одиницях спеціальної шкали.

114

Основи екології

Для забезпечення контролю за станом питної води застосовують

стандарти її якості. Вперше в світі вони були затверджені в Россі та

США в 1937 р. Сучасний стандарт Росії включає 30 обов’язкових

показників. Всесвітня організація охорони здоров’я (ВООЗ) реко-

мендує понад 100 показників якості питної води. З 80-х рр. мину-

лого століття в США визначають 300, а в країнах ЄЕС близько 150

шкідливих для здоров’я сполук, зокрема тих, які з’являються у воді

після її хлорування. Санітарні правила і норми України (138/1940-

96) вимагають повної відсутності у водопровідній воді шкідливих

сполук – цинку, ртуті, талію, кадмію, шестивалентного хрому, на-

фтопродуктів, поверхнево-активних речовин (шампуні, пральні

порошки, пасти), нітритів, бензпіренів. Відповідно до старих норм

(№2874-82) ці речовини можуть бути присутніми в питній воді,

хоча й у мінімальних кількостях.

Для підвищення якості контролю за питною водою діють Закон

України «Про питну воду та питне водопостачання» та Водний ко-

декс України, які вимагають користуватися стандартами, близькими

до європейських. Стаття 27 закону про питну воду вимагає понов-

лення документів з контролю якості питної води кожні п’ять років.

За забруднення вод – поверхневих, підземних встановлені розміри

плати або такси (Див. Додаток 2, табл. 3, 4).

Питання

1. Яка роль води в бiосферi, життi людини?

2. Охарактеризуйте речовини, що впливають на якість питної

води.

3. Порівняйте стандарти на питну воду різних країн.

4. Якi закондавчi акти регулюють дiяльнiсть людини у

гiдросферi?

2.8.3.6. Методи очищення стічних вод

Всі існуючі методи очищення стічних вод об’єднані в шість осно-

вних груп: механічні, фізичні, фізико-механічні, хімічні, фізико-

хімічні, біологічні. Схема очистки, тобто послідовність застосування

різних методів, залежить від стану забруднення, від складу та якості

забруднювачів.

Механічна очистка складається з відстоювання в спеціальних

резервуарах, відокремлення освітленої води від нерозчинних домі-

шок з можливою їх утилізацією, фільтрування за допомогою піща-

них фільтрів або спеціальних фільтрів. У цьому процесі отриману

115

Розділ 2. Прикладні аспекти екології

воду змішують з первинно забрудненою для її усереднення, тобто

доведення концентрацій домішок до певних стандартів, які дозволя-

ють скид у водойми або каналізацію.

Фізичні методи полягають у випаровуванні з метою отримання

розчинних у воді речовин в кристалічному стані з їх подальшим ви-

користанням; обробка магнітним полем, яке зменшує утворення не-

розчинних осадів, сприяє їх розрихленню. Фізико-механічні методи

базуються на застосуванні механічних пристроїв, що діють на зако-

нах фізики: флотація, гіперфільтрація або зворотний осмос, ультра-

фільтрація, електродіаліз.

Флотація (англ. – плавучість) – метод, заснований на різній

здатності прилипання частинок до поверхні розподілу двох фаз –

вода та повітря і вода та тверда речовина (наприклад нерозчинні

частинки). Через воду пропускають повітря у вигляді дрібних буль-

башок, до поверхні яких прилипають тверді частинки, нафтопро-

дукти і спливають на поверхню, де їх збирають спеціальними при-

строями.

Ультрафільтрація – заснована на продавлюванні розчину з до-

помогою порівняно невеликого тиску через мембрани з порами, через

які можуть рухатися молекули з невеликими розмірами – вода, іони

солей і не можуть проникнути молекули великих розмірів – поліме-

рів, колоїдів, отже вони відокремлюються. Мембрани виготовляють

різної форми (листи, циліндри) з ефірів целюлози, поліамадів.

Гіперфільтрація – метод, в якому використовують також напів-

проникні фільтри, але з дуже дрібними (молекулярних розмірів) по-

рами, через які під дією великого тиску (від одного до десяти міль-

йонів Паскалей) продавлюються молекули води, а молекули солей

лишаються з іншої сторони, де їх концентрація зростає.

Електродіаліз (гр. діаліз – розклад, відокремлення) – метод, в

якому з допомогою спеціальних мембран, підключених в якості

електродів до електричного постійного струму, відбувається пере-

міщення солей. Вони накопичуються з одного боку мембрани, а де-

мінералізована вода з іншого. Мембрани виготовляють з іонообмін-

них полімерів – аніонітів, катіонітів, здатних вибірково поглинати

іони металів (катіони) і аніони (кислотні залишки). Електричний

струм інтенсифікує процес переміщення через мембрани.

Хімічні методи засновані, на відміну вище розглянутих, на зміні

хімічного складу речовин, зокрема на перетворенні водорозчинних

сполук у газоподібні, нерозчинні, наприклад осади, які потім відо-

116

Основи екології

кремлюють і утилізують або захоронюють. Ці методи вимагають ве-

ликої кількості хімічних реактивів, а отже є затратними, економічно

недоцільними.

Більш ефективні сучасні методи: коагуляція, флокуляція, екс-

тракція, іонний обмін, сорбція, абсорбція, адсорбція, хемосорбція.

Коагуляція (лат. – згущення, згортання) – процес злипання дріб-

них частинок забруднювачів у більш крупні під дією коагулянтів –

речовин, які зумовлюють процес, – солі алюмінію, заліза, кальцію,

магнію, цинку, вуглекислого газу. Процес залежить від знаку і ве-

личини заряду на частинках забруднювача. Різновидом є електро-

коагуляція, яку проводять в спеціальних ємностях з електродами,

через які з розрахованою швидкістю протікає вода. Коагуляція від-

бувається під дією гідрооксиду заліза, утвореного з електродів під

дією електричного струму. Це дуже економічний, ефективний метод

для відділення нафтопродуктів. Флокуляція – процес, подібний до

коагуляції, але зумовлений дією молекул з відносно великими роз-

мірами – кремнієва кислота, ефіри, крохмаль, целюлоза, синтетичні

полімери – поліакриламід, поліоксиетилен, поліетиленамін.

Сорбція (лат. – поглинати) – метод, заснований на здатності дея-

ких речовин (деревне вугілля, активоване вугілля, кокс, торф, глина)

поглинати інші речовини – газоподібні, рідинні за рахунок власних

пор. Від кількості та розмірів пор залежить ефективність процесу.

Абсорбція – поглинання шкідливої речовини всією масою речовини

абсорбенту без хімічної зміни поглинутої речовини. Адсорбція – по-

глинання шкідливої речовини тільки поверхнею адсорбенту за раху-

нок молекулярних сил поверхонь речовин, які взаємодіють без хіміч-

ного перетворення обох речовин. Хемосорбція – процес поглинання

забруднювача із його хімічною зміною. Всі типи сорбції проводять у

спеціальних пристроях колонного типу, заповнених поглиначем. Екс-

тракція (лат. – витягувати, вилучати) – процес вилучення із стічних

вод, як правило, органічних шкідливих речовин, наприклад фенолу,

з допомогою екстрагентів – речовин, які вилучають (розчиняють

в собі) шкідливу домішку. Реагенти не повинні розчинятися у воді,

бути нетоксичними, пожежовибухонебезпечними, їх густина пови-

нна відрізнятися від густини води, повинні легко регенеруватися, ви-

вільнюючи поглинуту речовину, наприклад при нагріванні.

Іонний обмін базується на здатності іонообмінних смол-полімерів

поглинати катіони або аніони з розчину. Широко застосовується на

117

Розділ 2. Прикладні аспекти екології

теплових електростанціях, котельнях для зменшення жорсткості

води (мг-екв/л), яка зумовлена концентрацією іонів металів – каль-

цію, магнію, заліза, цинку та інших важких металів. Використову-

ють у гальванічних виробництвах для поглинання іонів заліза, цин-

ку, кадмію, срібла, золота та інших важких металів із стічних вод.

Біологічні методи очистки застосовують з використанням спе-

ціальних штамів, рас мікроорганізмів, які строго специфічно здатні

поглинати певні речовини – неорганічні, наприклад важкі метали,

органічні – нафтопродукти. Процес ведуть в присутності повітря –

аеробні мікроорганізми, або без повітря – анаероби в спеціальних

пристроях – аеротенках, біотенках, на спеціальних територіях – по-

лях фільтрації.

Отже існує багато сучасних методів, пристроїв, здатних очища-

ти стічні води. Використання певного з них залежить від складу за-

бруднень у воді, подальшого її використання та виділених речовин.

Вода, як і нафта, вугілля, природний газ дорожчає, тому очищену

воду треба знову направляти в технологічні процеси, створюючи за-

мкнені технологічні цикли.

Питання

1. Чому треба очищати стічні води?

2. В чому економічна доцільність очищення стічних вод перед

їх скиданням?

3. Який метод треба використати для очищення стічної води

від нафтопродуктів?

4. Які методи треба використати для очищення стічної води

від важких металів?

5. Охарактеризуйте фізико-механічні методи очистки.

6. Охарактеризуйте фізико-хімічні методи очистки стічних вод.

2.8.3.7. Законодавчі основи охорони вод

В Україні, в рамках природоохоронного законодавства, діє Водне

законодавство, яке складають Водний кодекс України, закони «Про

питну воду та питне водопостачання», «Про питну воду». Важли-

вими з екологічної, економічної, соціальної точок зору є лікувальні

води. Від техногенного навантаження на певну територію залежить

стійкість поверхневих вод.

Закон забороняє: змінювати рельєф басейну ріки; руйнувати

русла пересихаючих річок, струмків; випрямляти русла річок та по-

глиблювати їх дно нижче природного рівня або перекривати їх без

118

Основи екології

улаштування водостоків, перепусків, акведуків. Не можна зменшу-

вати природний рослинний покрив та лісистість басейну ріки та

розорювати заплавні землі, застосовувати на них засоби хімізації.

Заборонено проводити осушувальні меліоративні роботи на заболо-

чених ділянках та урочищах у верхів’ях річок і надавати земельні

ділянки у заплавах річок під будь – яке будівництво (крім гідротех-

нічних, гідрометричних та лінійних споруд), а також для садівни-

цтва та городництва; здійснювати інші роботи, які можуть негатив-

но впливати чи впливають на водність річки і якість води в ній.

Важливими для охорони вод є прибережні захисні смуги. Їх

встановлюють по обидва береги ріки та навколо водойм уздовж урі-

зу води (у меженний період) шириною: для малих річок, струмків

і потічків, ставків, площа яких менше 3 га, – 25 м; для рік середніх

розмірів, водосховищ на них, водойм та ставків площею більше як 3

га – 50 м; для великих річок, водосховищ на них та озер – 100 метрів.

Якщо крутизна схилів перевищує 3 градуси, мінімальна ширина

прибережної смуги подвоюється. Уздовж морів та навколо морських

заток, лиманів виділяється прибережна захисна смуга шириною не

менше 2 км від урізу води.

Прибережну смугу можна використовувати для будівництва

санаторіїв та інших лікувально-оздоровчих закладів з обов’язковим

централізованим водопостачанням та каналізацією. Одним з мето-

дів покращання стану водойм є штрафні санкції за забруднення, які

нараховують з використанням такс (лат. – плата), значення яких

наведені в табл. 3, 4 Додатку 2.

Як бачимо, існують людські закони, які регулюють відносини

суспільства з природою, але, на жаль, від цього кількість проблем,

пов’язаних з порушенням природоохоронного законодавства, не

меншає. Це результат незнання законів, як людських так і природ-

них, що є результатом екологічного та правового невігластва.

Питання

1. Охарактеризуйте Водне законодавство України.

2. Які показники визначають стійкість вод до забруднення?

3. Чим відрізняються поверхневі води від інших?

4. Що таке прибережні захисні смуги, яке їх значення?

5. Що забороняє Водний кодекс України?

6. Що тае такси, яке їх значення?

119

Розділ 2. Прикладні аспекти екології

2.8.4. Заповідна справа – збереження

біорізноманіття рослин і тварин

Історія виникнення і розвитку міжнародних созологічних

органів охорони природи. Роль Організації Об’єднаних Націй,

її структурних підрозділів у збереженні природи. Міжнародні,

регіональні созологічні організації. Значення сучасних міжна-

родних організацій у збереженні природного середовища. Струк-

тура державних природоохоронних органів в Україні. Основні

права природоохоронних органів – міжнародних, державних,

регіональних.

Охорона природи – це прикладна галузь теоретичної екології, її

технологічні прийоми, мета якої зберегти, врятувати природу і як

ціле, і її окремі компоненти – зникаючі, що чисельно скорочуються,

мало вивчені види. Тому часто виділяють окремий розділ – созоло-

гія (гр. созо – рятувати). Термін «охорона» за тлумачним словником

означає не давати, не допускати, ставити перепони до користування

будь-чим. Отже, в цьому розумінні термін «охорона природи» недо-

лугий.

Мета созології зберегти, відновити чисельність виду та його

місце в природному середовищі. Цьому сприяють природоохоронні

організації – державні, громадські різних рівнів – від міжнародних

до місцевих.

Вже наприкінці XIX ст. століття визначилися риси нинішньої

біосферної кризи – підвищена захворюваність та смертність, зрос-

тання забрудненості довкілля хімічними, фізичними, біологічними

чинниками, зникнення видів. І вже тоді були намічені основні захо-

ди, здатні їй запобігти. Але в період двох світових воєн, революцій

вони не отримали розвитку.

Підтвердженням цього стала угода, укладена в 1875 р. між Ав-

стрією, Угорщиною та Італією про охорону перелітних птахів. У

1882 р. була підписана угода про регулювання рибальства в Північ-

ному морі, а в 1897 р. Росія, США, Японія підписали угоду про охо-

рону морських котиків.

Ще в 1913 р. вчені, промисловці 18 країн – Австрії, Австралії,

Аргентини, Бельгії, Великобританії, Голландії, Данії, Іспанії, Італії,

Німеччини, Норвегії, Португалії. Росії, Сполучених Штатів Аме-

рики, Угорщини, зібралися в Берні (Швейцарія) на Конференцію

з міжнародних проблем охорони природи. Розглядалися питання

120

Основи екології

стану природи у світі, захисту зникаючих видів флори і фауни, бо-

ротьби із забрудненням природного середовища.

У 1935 р. Канада та США підписали угоду про не забруднення

повітря, яка стала основою сучасної «Декларації принципів контр-

олю забруднення повітря» для європейських країн.

Після другої світової війни однією з найважливіших угод між-

народного значення у сфері охорони морського середовища стала

Лондонська конвенція 1954 р. про не забруднення морів нафтопро-

дуктами.

У сфері правового захисту рослинного світу слід виділити най-

важливіші документи, загальний зміст яких наведено в табл. 17.

Таблиця 17

Конвенції в сфері збереження природи,

її біорізноманіття, які ратифіковані Україною

№

з/п

Назва документа

Місце, рік

прийняття

Затверджено

законом

України

Конвенція про водно-болотні угіддя,

що мають міжнародне значення,

головним чином як середовища

існування водоплавних птахів

(Рамсарська)

м. Рамсара,

Іран, 1971 р.

№437/96-ВР,

від 28.05.1987

р.

Конвенція про охорону дикої флори та

фауни (Бернська)

м. Берн,

Швейцарія,

1979 р.

№436/96 від

29.10.96 р.

Конвенція про збереження мігруючих

видів диких тварин (Боннська)

м.Бонн,

Германія,

1980 р.

№535-14 від

19.03.1999 р.

Протокол про обмеження викидів

окислів азоту або їх транскордонних

потоків до Конвенції 1979 року про

транскордонне забруднення повітря на

великі відстані

м. Софія,

Болгарія,

1988 р.

№153-89-п,

від 03.06.89 р.

Поправка до Монреальського

протоколу про речовини, що руйнують

озоновий шар

м. Лондон,

Англія,

1990 р.