Контрольні запитання

1. Від яких факторів залежить розсіювання речовин у водному середовищі?

2. Як гідрологічні умови водного об’єкту впливають на процеси міграції і акумуляції шкідливих речовин водними компонентами?

3. У чому полягає вплив фізико-хімічних та хімічних факторів на процеси розповсюдження шкідливих речовин у водному середовищі?

4. Від чого залежить сорбційна спроможність і поглинальна ємність донних відкладень?

5. В яких випадках дно водойми може стати накопичувачем хімічних чи радіоактивних речовин?

6. Що таке “ефективний” шар ґрунтів дна водойми?

7. Чому при оцінці процесу розповсюдження шкідливих речовин у водному середовищі при їх скидах у малі річки та непроточні водойми суттєвим є врахування властивостей донних відкладень і ґрунтів, які складають дно?

Розділ 6. Методи розрахунку гранично-допустимих скидів шкідливих речовин у водне середовище

§6.1. Розрахунок гдс хімічних речовин у водні об’єкти

В основі визначення гранично-допустимих скидів (ГДС) шкідливих речовин у водні об’єкти лежить методика розрахунку концентрацій забруднюючих речовин, які створюються джерелом в контрольних пунктах – розрахункових створах — з врахуванням розбавлення, внеску інших джерел, перспектив розвитку (запроектовані джерела) т. ін.:

ГДС = (ГДК-Сф) . (1/R )

(6.1.1.)

де ГДС – гранично-допустимий скид шкідливих речовин у водойму (г/c, г/рік – в залежності від величини, що визначають)

ГДК – гранично-допустима концентрація шкідливих речовин (за визначеним типом водокористування) (г/л),

С_ф – фонова концентрація речовини у водоймі (г/л),

R – мінімальний фактор гідрологічного розбавлення (визначається за формулами (5.2.2.-5.2.4.) при умові f_v = 1).

Приклад визначення ГДС хімічних речовин у водойму

Визначити річні гранично допустимі скиди марганцю та цинку, які здійснюються у водойму об’ємом V=2,2 ^. 10⁵ м³, площею дзеркала S=6 км² . Фонова концентрація цих речовин у водоймі наступна: Cф_Mn = 0,001 мг/л, Cф_Zn = 0,05 мг/л (Тривалість скидів – 10 років).

Розрахунок:

Розраховуємо фактор гідрологічного розбавлення кожної речовини у водоймі за формулою (5.2.3.), де враховуємо показник ефективного шару поглинання речовин донним ґрунтом h за (5.1.1.) та показник швидкості переходу речовини з води у донні відкладення. Результати розрахунку наведені у таблицю.

Речовина	Коефіцієнт f	Фактор гідрологічного розбавлення R
Mn	0,9986	4,54 . 10-6
Zn	0,9999	4,55 . 10-6

Визначаємо значення гранично допустимих викидів речовин у водойму за формулою (5.1.1.) з врахуванням існуючих фонових концентрацій речовин у водоймі:

ГДС _Mn = 220,3 (г/с)

ГДС _Zn = 219,8 (г/с)

§6.2. Розрахунок гдс радіоактивних речовин у водні об’єкти

Скид радіонуклідів у водні об’єкти призводить до наступних процесів:

• осадження в донних відкладеннях,

• накопичення в рибі,

• накопичення в ґрунтах і в продуктах рослинництва в результаті зрошення забрудненою водою (при існуванні такого типу водовикористання),

• накопичення в продуктах тваринного виробництва через споживання забрудненої води і кормів тваринами,

• перенесення радіонуклідів (наприклад, ³Н) з водойми в атмосферу в результаті випаровування з наступним надходженням у сільськогосподарські культури.

Радіонукліди, які накопичуються в сільськогосподарських культурах, а також ті, які є присутніми в атмосфері у вигляді аерозолів, парів або газів, формують дозу внутрішнього опромінення людини. Активність, яка є у воді і яка накопичується в прибережних мулових відкладеннях, є джерелом зовнішнього опромінення. Схема шляхів формування дози опромінення людини при скиді радіонуклідів у водойму наведена на рис. 6.2.1.

Рис. 6.2.1. Шляхи опромінення людини при скиді радіонуклідів у водойму

Відповідно до НРБУ-97 [35] та СП АЕС [41] квота річної дози опромінення людини через один з критичних видів водоспоживання (рибна ловля, зрошення, питне споживання) складає 1% або 10 мкЗв [табл. 2.3.4.]. Тому при встановленні гранично допустимих скидів радіоактивних речовин у водні об’єкти потрібно розглядати усі види водоспоживання окремо, а нормування величини скиду проводити за найбільш критичним шляхом формування дози.

Для кожного виду водоспоживання розглядаються граничні рівні скиду радіонуклідів у водойму, і нормування проводиться за найменшим значенням ГДС:

ГДСi = mini {ГДСi,j}

(6.2.1.)

де ГДС_i - границя річного скиду радіонукліду і,

ГДС_i,j – границя річного скиду радіонукліду і для виду водоспоживання j,

Таким чином, для суміші і радіонуклідів з рівнями скиду Q_і при контролі скидів повинно виконуватися умова:

≤ 1

(6.2.2.)

де Q_і - фактичний скид радіонукліду і,

ГДС_i - границя річного скиду радіонукліду і.

Значення ГДС радіоактивних речовин у водойму для кожного з радіонуклідів розраховується як добуток гранично-допустимої концентрації радіонукліду у водоймі без врахування її фонового значення і радіоємності водойми – величини, яка визначає максимальний скид цього радіонукліду у водойму, без нанесення шкоди останній (див. розділ 8):

ГДС = (ГДК-Сф) . Fw

(6.2.3.)

де ГДС – гранично допустимий скид радіонукліду (Бк/c, Бк/рік – в залежності від величини, що визначають)

ГДК – гранично допустима концентрація радіонукліду у воді (Бк/л),

С_ф – фонова концентрація радіонукліду у воді водойми (Бк/л),

F_w – радіоємність водойми (м³/с, м³/рік – в залежності від величини, що визначають)

При цьому значення ГДК радіонукліду, які відповідають найменшим границям скиду, не можуть перевищувати величину допустимої концентрації (ДК) цього радіонукліду відповідно до НРБУ-97 [35] (див. табл.. 2.3.3.), навіть, якщо питне водоспоживання з даної водойми не відбувається.

Радіоємність води водойми визначається за формулою:

Fw = (1+Кd )(λV+r)

(6.2.4.)

де усі позначення відповідають позначенням, наведеним у формулі (5.2.5.).

Радіаційну ємність донних відкладень можна виразити наступним чином:

Fd =1000 Fw /Кd

(6.2.5.)

де F_d – радіаційна ємність донних відкладень (кг/рік).

Приклад.

Визначити річні гранично-допустимі скиди АЕС радіонуклідів: ¹³⁷Cs, ⁹⁰Sr, ³H - у водойму об’ємом V=8,61 ^. 10⁷ м³, площею дзеркала S=8 км² (водойма використовується АЕС на протязі 20 років). Споживання води з цієї водойми відбувається лише в питних цілях.

Розраховані за формулами (6.2.2.-6.2.4.) величини радіаційних ємностей водойми для цих радіонуклідів наведені у таблиці 1.

Таблиця 1 Величини радіаційної ємності водойми

Радіонуклід	Fw (м3/рік)	Fd (кг/рік)
3H	4,6 . 107
137Cs	7,2 . 107	6,5 . 107
90Sr	7,6 . 106	6,7 . 107

Визначенні за формулою (5.1.1.) при врахуванні ГДК радіонуклідів у питній воді за НРБУ-97 (табл.1.3.3.) величини гранично допустимих скидів цих радіонуклідів у цю водойму наведені у таблиці 2.

Таблиця 2 Величини ГДС радіонуклідів у водойму

Радіонуклід	ГДС радіонуклідів
	Бк/рік	Кі/рік
3H	13,8 . 1014	3730
137Cs	7,2 . 1012	195
90Sr	7,6 . 1010	2

Примітка. Величини ГДС радіонуклідів у водойму розраховані для випадку використання води у питних цілях. Якщо б існували інші види водоспоживання (рибна ловля, зрошення), то потрібно аналогічним чином розрахувати ГДС радіонуклідів для кожного з цих видів водоспоживання, а потім за нормативну величину взяти найменше з трьох значення ГДС.