 |
|
Углеводороды (нефтепродукты)
Нефтепродукты относятся к числу наиболее распространенных и опасных веществ, загрязняющих поверхностные воды. Нефть и продукты ее переработки представляют собой чрезвычайно сложную, непостоянную и разнообразную смесь веществ (низко- и высокомолекулярные предельные, непредельные алифатические, нафтеновые, ароматические углеводороды, кислородные, азотистые, сернистые соединения, а также ненасыщенные гетероциклические соединения типа смол, асфальтенов, ангидридов, асфальтеновых кислот). Понятие "нефтепродуктов" в гидрохимии условно ограничивается только углеводородной фракцией (алифатические, ароматические, алициклические углеводороды).
Большие количества нефтепродуктов поступают в поверхностные воды при перевозке нефти водным путем, со сточными водами предприятий нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, химической, металлургической и других отраслей промышленности, с хозяйственно-бытовыми водами. Некоторые количества углеводородов поступают в воду в результате прижизненных выделений растительными и животными организмами, а также их посмертного разложения.
В результате протекающих в водоеме процессов испарения, сорбции, биохимического и химического окисления концентрация нефтепродуктов может существенно снижаться, при этом значительным изменениям может подвергаться их химический состав. Наиболее устойчивы ароматические углеводороды, наименее — н-алканы.
Нефтепродукты находятся в различных миграционных формах, растворенной, эмульгированной, сорбированной на твердых частицах взвесей и донных отложений, в виде пленки на поверхности воды. Обычно в момент поступления масса нефтепродуктов сосредоточена в пленке. По мере удаления от источника загрязнения происходит перераспределение между основными формами миграции, направленное в сторону повышения доли растворенных, эмульгированных, сорбированных нефтепродуктов. Количественное соотношение этих форм определяется комплексом факторов, важнейшими из которых являются условия поступления нефтепродуктов в водный объект, расстояние от места сброса, скорость течения и перемешивания водных масс, характер и степень загрязненности природных вод, а также состав нефтепродуктов, их вязкость, растворимость, плотность, температура кипения компонентов. При санитарно-химическом контроле определяют, как правило, сумму растворенных, эмульгированных и сорбированных форм нефти.
Содержание нефтепродуктов в речных, озерных, морских, подземных водах и атмосферных осадках колеблется в довольно широких пределах и обычно составляет сотые и десятые доли миллиграмма на литр [31].
| В незагрязненных нефтепродуктами водных объектах концентрация естественных углеводородов может колебаться в морских водах от 0.01 до 0.10 мг/дм3 и выше, в речных и озерных водах от 0.01 до 0.20 мг/дм3, иногда достигая 1-1.5 мг/дм3. Содержание естественных углеводородов определяется трофическим статусом водоема и в значительной мере зависит от биологической ситуации в водоеме [31]. |
Неблагоприятное воздействие нефтепродуктов сказывается различными способами на организм человека, животный мир, водную растительность, физическое, химическое и биологическое состояние водоема. Входящие в состав нефтепродуктов низкомолекулярные алифатические, нафтеновые и особенно ароматические углеводороды оказывают токсическое и в некоторой степени наркотическое воздействие на организм, поражая сердечно-сосудистую и нервную системы. Наибольшую опасность представляют полициклические конденсированные углеводороды типа 3,4-бензапирена, обладающие канцерогенными свойствами. Нефтепродукты обволакивают оперение птиц, поверхность тела и органы других гидробионтов, вызывая заболевания и гибель.
Отрицательное влияние нефтепродуктов, особенно в концентрациях 0.001-10 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 среды, ухудшается газообмен с атмосферой.
| Предельно допустимая концентрация нефтепродуктов в водоемах общесанитарного пользования равна 0.3 мг/дм3, в рыбохозяйственных водоемах - 0.05 мг/дм3. Присутствие канцерогенных углеводородов в воде недопустимо [33]. |
[Индекс]
Метан
Метан принадлежит к газам биохимического происхождения. Основным источником его образования служат дисперсные органические вещества в породах. В чистом виде он иногда присутствует в болотах, образуясь при гниении болотной растительности. Этот газ в природных водах находится в молекулярно-дисперсном состоянии и не вступает с водой в химическое взаимодействие [10], [24].
[Индекс]
Бензол
Бензол представляет собой бесцветную жидкость с характерным запахом.
Бензол поступает в поверхностные воды с предприятий и производств основного органического синтеза, нефтехимической, химико-фармацевтической промышленности, при производстве пластмасс, взрывчатых веществ, ионнообменных смол, лаков и красок, искусственных кож, а также со сточными водами мебельных фабрик. В стоках коксохимических заводов бензол содержится в концентрациях 100-160 мг/дм3, в сточных водах производства капролактама — 100 мг/дм3, производства изопропилбензола — до 20000 мг/дм3. Источником загрязнения акваторий может быть транспортный флот (применяется в моторном топливе для повышения октанового числа). Бензол используется также в качестве ПАВ.
Бензол быстро испаряется из водоемов в атмосферу (период полуиспарения составляет 37.3 минуты при 20°С). Порог ощущения запаха бензола в воде 0.5 мг/дм3 при 20°С. При 2.9 мг/дм3 запах интенсивностью в 1 балл, при 7.5 мг/дм3 — 2 балла; мясо рыб приобретает неприятный запах при 10 мг/дм3. При 5 мг/дм3 запах исчезает через сутки, при 10 мг/дм3 интенсивность запаха за сутки снижается до 1 балла, при 25 мг/дм3 запах снижается до 1 балла через двое суток.
Привкус при 1.2 мг/дм3 — 1 балл, при 2.5 мг/дм3 — 2 балла. Наличие в воде бензола (5 мг/дм3) не изменяет процессы биологического потребления кислорода, так как под влиянием биохимических процессов в воде бензол окисляется слабо; в концентрациях 5-25 мг/дм3 бензол не задерживает минерализации органических веществ, не влияет на процессы бактериального самоочищения водоемов.
В концентрации 1000 мг/дм3 бензол тормозит самоочищение разведенных сточных вод, в концентрации 100 мг/дм3 тормозит процесс очистки сточных вод в аэротенках, 885 мг/дм3 — сильно задерживает брожение осадка в метантенках.
При многократных воздействиях низких концентраций бензола наблюдаются изменения в крови и кроветворных органах, поражения ЦНС и периферической нервной системы, желудочно-кишечного тракта. Бензол классифицирован, как сильно подозреваемый канцероген. Основным метаболитом бензола является фенол. Бензол оказывает токсическое действие на гидробионты [10].
| ПДКв — 0.5 мг/дм3 (лимитирующий показатель вредности — санитарно-токсикологический), ПДКвр — 0.5 мг/дм3 [33]. |
[Индекс]
Фенолы
Фенолы представляют собой производные бензола с одной или нескольким гидроксильными группами. Их принято делить на две группы - летучие с паром фенолы (фенол, крезолы, ксиленолы, гваякол, тимол) и нелетучие фенолы (резорцин, пирокатехин, гидрохинон, пирогаллол и другие многоатомные фенолы).
Фенолы в естественных условиях образуются в процессах метаболизма водных организмов, при биохимическом распаде и трансформации органических веществ, протекающих как в водной толще, так и в донных отложениях.
Фенолы являются одним из наиболее распространенных загрязнений, поступающих в поверхностные воды со стоками предприятий нефтеперерабатывающей, сланцеперерабатывающей, лесохимической, коксохимической, анилинокрасочной промышленности и др. В сточных водах этих предприятий содержание фенолов может превосходить 10-20 г/дм3 при весьма разнообразных сочетаниях.
В поверхностных водах фенолы могут находиться в растворенном состоянии в виде фенолятов, фенолят-ионов и свободных фенолов. Фенолы в водах могут вступать в реакции конденсации и полимеризации, образуя сложные гумусоподобные и другие довольно устойчивые соединения. В условиях природных водоемов процессы адсорбции фенолов донными отложениями и взвесями играют незначительную роль.
| В незагрязненных или слабозагрязненных речных водах содержание фенолов обычно не превышает 20 мкг/дм3 [31]. |
Превышение естественного фона может служить указанием на загрязнение водоемов. В загрязненных фенолами природных водах содержание их может достигать десятков и даже сотен микрограммов в литре. Фенолы - соединения нестойкие и подвергаются биохимическому и химическому окислению.
Простые фенолы подвержены главным образом биохимическому окислению. При концентрации более 1 мг/л разрушение фенолов протекает достаточно быстро, убыль фенолов составляет 50-75% за трое суток, при концентрации несколько десятков микрограммов в литре этот процесс замедляется, и убыль за то же время составляет 10-15%. Быстрее всех разрушается собственно фенол, медленнее крезолы, еще медленнее ксиленолы. Многоатомные фенолы разрушаются в основном путем химического окисления.
Концентрация фенолов в поверхностных водах подвержена сезонным изменениям. В летний период содержание фенолов падает (с ростом температуры увеличивается скорость распада).
Спуск в водоемы и водотоки фенольных вод резко ухудшает их общее санитарное состояние, оказывая влияние на живые организмы не только своей токсичностью, но и значительным изменением режима биогенных элементов и растворенных газов (кислорода, углекислого газа).
В результате хлорирования воды, содержащей фенолы, образуются устойчивые соединения хлорфенолов, малейшие следы которых (0.1 мкг/дм 3) придают воде характерный привкус.
В токсикологическом и органолептическом отношении фенолы неравноценны. Летучие с паром фенолы более токсичны и обладают более интенсивным запахом при хлорировании [3], [7], [14], [25].
| Установлены 2 норматива для суммы летучих фенолов: 0.001 мг/дм3 - ПДК для воды водоемов хозяйственно-питьевого водопользования при условии применения хлора для обеззараживания питьевой воды или при определении условий сброса сточных вод, подвергающихся обеззараживанию хлором и в рыбохозяйственных водоемах; 0.1 мг/дм3 - предельно допустимая концентрация для остальных участков водоемов. Лимитирующий показатель вредности органолептический - образование хлорфенольных запахов при хлорировании воды (наиболее резкие запахи дают простой фенол и крезолы) [25]. |
[Индекс]
Гидрохинон
В поверхностные воды гидрохинон попадает со сточными водами производства пластмасс, кинофотоматериалов, красителей, предприятий нефтеперерабатывающей промышленности.
Гидрохинон является сильным восстановителем. Как и фенол, он обладает слабым дезинфицирующим действием. Гидрохинон не придает воде запаха, привкус появляется при концентрации несколько г/дм3; пороговая концентрация по окраске воды 0.2 мг/дм3, по влиянию на санитарный режим водоемов - 0.1 мг/дм3. Концентрация 100 мг/дм3 стерилизует воду, при 10 мг/дм3 тормозит развитие сапрофитной микрофлоры, ниже 10 мг/дм3 — гидрохинон подвергается окислению и стимулирует развитие водных бактерий; 2 мг/дм3 тормозят нитрификацию разведенных сточных вод, 15 мг/дм3 — процесс их биологической очистки.
Дафнии погибают при 0.3 мг/дм3; 0.04 мг/дм3 вызывает гибель икры форели [7].
В организме гидрохинон окисляется в п-бензохинон, который превращает гемоглобин в метгемоглобин.
| ПДКв — 0.2 мг/дм3 (лимитирующий показатель вредности — органолептический), ПДКвр — 0.001 мг/дм3 [28], [31], [33]. |
[Индекс]
Спирты
Метанол
Попадает в водоемы со сточными водами производств получения и применения метанола. В сточных водах предприятий целлюлозно-бумажной промышленности содержится 4.5 - 58 г/дм3 метанола, производств фенолоформальдегидных смол 20-25 г/дм3, лаков и красок 2 г/дм3, синтетических волокон и пластмасс — до 600 мг/дм3, в сточных водах генераторных станций на буром, каменном угле, торфе, древесине — до 5 г/дм3.
При попадании в воду метанол снижает содержание в ней О2 (вследствие окисления метанола). Концентрация выше 4 мг/дм3 влияет на санитарный режим водоемов; 200 мг/дм3 тормозит биологическую очистку сточных вод. Порог восприятия запаха 30-50 мг/дм3.
Концентрация 3 мг/дм3 стимулирует рост сине-зеленых водорослей, нарушает потребление кислорода дафниями. Летальные концентрации для рыб 250-17000 мг/дм3.
Метанол является сильным ядом, обладающим направленым действием на нервную и сердечно-сосудистую системы, зрительные нервы, сетчатку глаз. Механизм действия метанола связан с его метаболизмом по типу летального синтеза с образованием формальдегида и муравьиной кислоты, далее окисляющихся до СО2. Поражение зрения обусловлено снижением синтеза АТФ в сетчатке глаза [5], [7].
| ПДКв — 3 мг/дм3 (лимитирующий показатель вредности — санитарно-токсикологический), ПДКвр — 0.1 мг/дм3 [4], [33]. |
[Индекс]
Этиленгликоль
Этиленгликоль попадает в поверхностные воды со сточными водами производств, где он получается или применяется (текстильная, фармацевтическая, парфюмерная, табачная, целлюлозно-бумажная промышленность).
Токсическая концентрация для рыб составляет не более 10 мг/дм3, для кишечной палочки - 0.25 мг/дм3.
При попадании в желудок этиленгликоль очень токсичен, действуя главным образом на ЦНС и почки, а также вызывая гемолиз эритроцитов. Токсичны и метаболиты этиленгликоля — альдегиды и щавелевая кислота, обусловливающая образование и накопление в почках оксалатов кальция [7].
| ПДКв — 1.0 мг/дм3 (лимитирующий признак вредности — санитарно-токсикологический), ПДКвр — 0.25 мг/дм3 [33]. |
[Индекс]