Оценка состава природной воды в качестве параметра воздействия химических предприятий на окружающую среду

Все современные технологические процессы загрязняют окружающую среду. Безвредных технологий нет. Они отличаются только степенью вредности технологии. Сейчас в развитых странах производится и используется свыше 100 тыс. химических соединений (науке известно более 11 млн.), из которых многие отрицательно воздействуют на окружающую среду. Это плата человечества за достижения цивилизации. Развивающаяся промышленность неизбежно выделяет в окружающую среду загрязнители. Необходимо ослабить или предотвратить вредное воздействие, чтобы концентрация загрязнителей не превышала пределы, вредные для человека и окружающей среды1.

Интенсивное развитие процессов переработки углеводородного сырья поставило перед человечеством глобальные социально-экологические проблемы, связанные с промышленной безопасностью, защитой окружающей среды и самого человека, как субъекта экосистемы. Состояние природной среды, обеспеченность ее ресурсами становятся неотъемлемыми показателями уровня жизни. Экологические проблемы, имеющие глобальный социальный характер, наиболее ярко проявились в нефтеперерабатывающей отрасли2

Одной из главных актуальных проблем города с промышленными предприятиями является загрязнение водных ресурсов. Опасность состоит в том, что в ряде случаев оно остается внешне незаметным, так как большинство вредных отравляющих веществ растворяется в воде без остатка. Основное воздействие предприятий на поверхностные воды проявляется в их химическом загрязнении в результате сброса неочищенных или плохо очищенных стоков в водоемы. Эти сбросы значительно снижают биосферные функции воды3.

Химическое загрязнение приводит к изменению естественных свойств воды за счет увеличения содержания в ней вредных примесей. Нефтепродукты, тяжелые металлы, нитраты и нитриты, сульфаты и сульфиды и другие химические соединения нарушают процессы фотосинтеза, обусловливают непригодность воды для рыбного хозяйства, рекреационных целей и хозяйственно-питьевого назначения.

Город Нижнекамск не является исключением. Непосредственное влияние на состояние окружающей среды Нижнекамска оказывает промышленный комплекс, который включает такие крупные предприятия, как ПАО «Нижнекамскнефтехим», ПАО «Нижнекамскшина», ОАО «ТАИФ-НК», АО «ТАНЕКО», АО «Нижнекамсктехуглерод», ООО «Нижнекамская ТЭЦ»4.

Экологическое состояние города Нижнекамска регулярно отслеживается с помощью мониторинга окружающей среды. Так, понимая всю ответственность за экологические последствия производственной деятельности, нефтехимические предприятия отдельное внимание уделяют многоуровневой системе непрерывного производственного экологического контроля. Целью этой системы является получение информации об экологическом состоянии на объектах компаний и в зоне их влияния. Одним из направлений экологического мониторинга является контроль качества поверхностных вод.

Для получения достоверной картины о влиянии предприятий на качество природных вод, рассмотрим в динамике нескольких лет такие показатели, как нефтепродукты, химическое потребление кислорода, водородный показатель, хлориды, нитраты, нитриты, сульфаты в реке Кама в период с 2015 по 2017 гг. (табл. 1).

Таблица 1

Показатели качества воды в реке Кама за период 2015-2017 гг.

На рисунке 1 представлены изменения водородного показателя (рН) реки Кама. В период с января 2015 наблюдается тенденция его снижения до значения 8,14 ед.рН. В соответствии с требованиями к составу и свойствам воды водоемов рыбохозяйственного назначения, величина водородного показателя не должна выходить за пределы интервала значений 6,5-8,55. Величина pH, являясь одним из важнейших показателей качества воды для определения ее стабильности, накипеобразующих и коррозионных свойств, прогнозирования химических и биологических процессов, происходящих в природных водах, находится в пределах нормы.

Рисунок 1 Изменение водородного показателя.

К числу наиболее распространенных и опасных веществ, загрязняющих поверхностные воды, относятся нефтепродукты (НП), содержание которых в речных водах колеблется в довольно широких пределах и обычно составляет сотые и десятые доли мг/дм3. В незагрязненных нефтепродуктами водных объектах концентрация естественных углеводородов может колебаться в речных водах от 0,01 до 0,20 мг/дм3, иногда достигая 1,5 мг/дм3. Неблагоприятное воздействие нефтепродуктов сказывается различными способами на организме человека, животном мире, водной растительности, физическом, химическом и биологическом состоянии водоема. Отрицательное влияние нефтепродуктов, особенно в концентрациях до 10 мг/дм3, и присутствие их в виде пленки сказывается и на развитии высшей водной растительности и микрофитов. В присутствии нефтепродуктов вода приобретает специфический вкус и запах, изменяется ее цвет, рН, ухудшается газообмен с атмосферой. Эталонным значением НП в воде поверхностного водного объекта является предельно-допустимая концентрация рыбохозяйственного назначения (ПДКр.х.), равная 0,05 мг/дм3, что в 2 раза ниже нормы по нефтепродуктам для питьевой воды (0,1 мг/дм3)6.

Как видно из таблицы 1, показатель содержания нефтепродуктов подвержен колебаниям, но установленные нормы не превышает.

Рисунок 2 Изменение химического потребления кислорода.

Одним из наиболее информативных показателей загрязнения вод в настоящее время является такой показатель, как химическое потребление кислорода (ХПК). Именно по этому параметру определяют уровень загрязненности воды. Результаты определения окисляемости выражаются в миллиграммах потребленного кислорода на 1 л воды (мгО/дм3). В водоемах и водотоках, подверженных сильному воздействию хозяйственной деятельности человека, изменение окисляемости выступает как характеристика, отражающая режим поступления сточных вод7. В соответствии нормами величина ХПК не должна превышать 30 мгО/дм3. Значение ХПК в период 2015-2016 гг. находится на границе нормы. По сравнению с августом 2015 г. значение ХПК в 2017 году снизилось на 33 %, составив 20,10 мгО/дм3, что свидетельствует об уменьшении количества кислорода для окисления вредных примесей, и, как следствие, уменьшение количества этих примесей в речной воде.

Рисунок 3 Изменение концентрации анионов

Основную массу растворенных в природной воде анионов составляют, как правило, сульфаты и хлориды, в меньших концентрациях - нитраты и нитриты. Концентрация сульфатов в речных водах колеблется от 5…10 до 60 мг/дм3. Повышенные содержания сульфатов ухудшают органолептические свойства воды и оказывают физиологическое воздействие на организм человека. Концентрация хлоридов в воде рек невелика, поэтому обнаружение его в большом количестве свидетельствует о загрязнении воды бытовыми и промышленными сточными водами. Повышенное содержание нитритов указывает на усиление процессов разложения органических веществ в условиях более медленного окисления нитритов в нитраты, что также говорит о загрязнении водного объекта. В соответствии с требованиями глобальной системы мониторинга состояния окружающей среды (ГСМОС/GEMS) нитрит- и нитрат-ионы являются важными показателями степени загрязнения природных водоемов8.

На рисунке 3 видна динамика повышения содержания хлорид иона в реке Кама с 16,79 до 29,0 мг/дм³, что составляет увеличение данного показателя на 73%. Постепенное повышение содержания хлоридов в поверхностных водах может служить мерилом загрязнения водоемов сточными водами. Концентрация сульфатов и нитратов согласно данным за три года не имеет однозначной динамики, подвержена колебаниям. Содержание нитрит иона находится ниже диапазона измерения (менее 0,1 мг/дм³). Согласно «Нормативу качества воды водных объекто в рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения» ПДК сульфат иона составляет 100,0 мг/дм³, ПДК хлорид иона – 300,0 мг/дм³, нитрат иона – 40,0 мг/дм³, нитрит иона – 0,08 мг/дм³⁹. Таким образом, содержание анионов в речной воде не превышает установленных норм.

Рассмотрев динамику изменения и анализ показателей реки Кама, наблюдаем увеличение хлорид ионов, снижение ХПК и водородного показателя в период с 2015 по 2017 гг., не превышающих, в свою очередь, установленных нормативов. Такие показатели, как нефтепродукты, нитриты, нитраты, сульфаты не претерпели существенных изменений в рассматриваемом периоде. Таким образом, несмотря на колоссальную нагрузку со стороны химических предприятий города Нижнекамска, нефтехимические комплексы минимизируют техногенное воздействие на окружающую среду благодаря переходу на более современные лицензионные технологии и созданию многоуровневой системы экологического контроля, становясь экологически безопасными для окружающей среды.