§5.2. Оцінка забруднення водного середовища

Наведені нижче методи слугують для розрахунку концентрації шкідливих речовин у водоймах при скидах в них цих речовин. Розраховуються концентрації шкідливих речовин у воді і в донних відкладеннях водойм.

Загальний вигляд розповсюдження хімічних та радіоактивних речовин при їх скидах у водойми має наступний вигляд:

Св = Q . R

(5.2.1.)

де С_в – концентрація речовини у воді водойми, куди здійснюється її скид (г/л, Бк/л),

Q – потужність скиду речовини у водойму (г/с, Бк/с),

R – фактор гідрологічного розбавлення (с/л).

Розглянемо формування фактору гідрологічного розбавлення R для різних умов скиду та варіантах розрахунку.

1. При скидах у велику річку, де можна не враховувати процеси осадження речовин у донних відкладеннях, фактор гідрологічного розбавлення R на відстані х (м) від місця скиду дорівнює:

R =

(5.2.2.)

де P₀ – витрата скидної води у місці скиду (м³/с);

f_v – коефіцієнт розбавлення:

для місця скиду f_v = 1;

при повному перемішуванні f_v = P₀/P, де Р – витрата води в річці в місці спостережень (м³/с);

λ – постійна радіоактивного розпаду (враховується тільки при скидах радіоактивних речовин) (с^-1), інакше λ=1,

υ – середня швидкість річки (м/с),

10³ – перевідний коефіцієнт (л/м³).

2. При скидах у закриту водойму чи маловодну річку фактор гідрологічного розбавлення R дорівнює:

R = f

(5.2.3. )

де f – коефіцієнт зниження вмісту хімічних чи радіоактивних речовин за рахунок осадження в донних відкладеннях,

V – об’єм водойми, м³,

r – сумарні втрати забрудненої води за різними шляхами.

Коефіцієнт f осадження речовин в донних відкладеннях і на зважених частинках дозволяє враховувати процеси осадження зважених частинок і замулювання донних відкладень. Для визначення цього параметру приймається рівноважний коефіцієнт розподілу радіонукліду в системі “вода-донні відкладення” K_d [28]. Цей коефіцієнт є специфічним для кожного конкретного хімічного елементу і визначається для випадку, коли система досягла стаціонарного стану, як відношення концентрації речовини в донних відкладеннях до концентрації цієї речовини у воді.

При відомому коефіцієнті K_d значення коефіцієнту f зменшення вмісту речовини у воді з-за процесів осадження на дно, визначається за формулою:

f = =

(5.2.4. )

де V_b – об’єм обмінного шару донних відкладень (м³);

S – площа дзеркала водойми (м²);

H - “ефективний” шар ґрунтів дна водойми (м).

Коефіцієнт K_d краще визначати для кожної водойми окремо. У випадках відсутності даних K_d можна розрахувати за формулою:

Kd =k. tз

(5.2.5. )

де k знаходиться за таблицею (5.2.1.), а t_з – тривалість затоплення водойми (с).

Розрахунок вмісту хімічних та радіоактивних речовин у донних відкладеннях проводиться за формулою:

Сд.в. =

(5.2.6. )

де k – швидкість переходу речовини із води у відкладення ( );

ρ – поверхова щільність відкладень (кг/м²);

λ – постійна радіоактивного розпаду (враховується тільки при скидах радіоактивних речовин) (с^-1);

C_в –концентрація речовини у воді (г/л, Бк/л);

t_з – тривалість затоплення (с).

Коефіцієнт k можна знаходити для кожної водойми окремо, а у випадку відсутності даних – використовувати дані табл.5.2.1. Для розрахунку рекомендується використовувати значення t_з , яке дорівнює строку служби підприємства, яке здійснює скиди, а для ρ, якщо нема інших даних - 40 кг/м².

Таблиця 5.2.1 . Швидкість переходу речовини з води у донні відкладення, л/кг^.с [28]

Клас	Елемент	K
A – що швидко взаємодіють з відкладеннями	Mn, Co, Zr, Ru, Cs, Eu, Ce, Pu, Am, Cr, Cm, Np	5.10-5
B – що повільно взаємодіють з відкладеннями	C, Zn, Sr, Y	3.10-6
C – що слабо взаємодіють з відкладеннями	H, Nb, Tc, Ag, Sb, Te, I	4.10-7

Приклад визначення розповсюдження скидів у водоймі

Визначити концентрацію ацетону у річці, куди з фабрики фарбових виробів надходять стоки потужністю 1г/с та інтенсивністю 2 м³/с, у місці їх надходження у річку та на відстані 10, 50м, 100 м від місця скиду. Швидкість течії річки 5 м/с. Витрати води в місцях спостережень складають: 92 м³/с – на відстані 10 м , 102 м³/с – на відстані 50м, 115 м³/с - на відстані 100 м від місця скиду.

Розрахунок

Вихідні дані можна представити наступним чином (таблиця 1).

Таблиця 1. Вихідні дані по скиду ацетону в річку

Параметр	Значення	Параметр	Значення
Q (г/с)	1	P10 (м3/с)	92
P0 (м3/с)	2	P50 (м3/с)	102
v (м/с)	10	P100 (м3/с)	115

Визначаємо фактор гідрологічного розбавлення R за формулою (5.2.2.) на різних відстанях від місця скиду:

Відстань від місця скиду, м	R (с/л)	Відстань від місця скиду, м	R (с/л)
0 (в місці скиду)	5 . 10-4	50	3,2 . 10-6
10	6,3 . 10-5	100	9,1 . 10-8

Концентрація C_l на різних відстанях від місця скиду дорівнює:

C (в місці скиду) = 1 ^. 5^.10^-4 = 5^.10^-3 (г/л) = 0,5 (мг/л)

C ₁₀ = 1 ^. 6,3^.10^-5 = 6,3^.10^-5 (г/л) = 0,06 (мг/л)

C ₅₀ = 1 ^. 3,2^.10^-6 = 3,2^.10^-6 (г/л) = 0,003 (мг/л)

C ₁₀₀ = 1 ^. 9,1^.10^-8 = 9,1^.10^-8 (г/л) = 9,1^.10^-5 (мг/л)