1.3. Оцінка забрудненості водних об’єктів

Оцінка забрудненості водних об’єктів здійснюється на основі значень фізичних, хімічних та бактеріологічних показників. Фізичними показниками забруднення є запах, каламутність, наявність завислих частинок, нафтові плівки. Вміст нестійкої органічної речовини характеризується перманганатною окиснюваністю, вмістом кисню, величиною концентрації йонів амонію і нітрат-аніонів, а також певною мірою і всім комплексом розчинених речовин. Бактеріологічним показником є наявність кишкових паличок, які містяться у кишечнику людини і тварин [11, с.45].

Важливим фактором впливу на значення хімічних показників забруднення водойм є процес їх самоочищення, який у свою чергу складається з усіх процесів спрямованих на відновлення початкового хімічного складу води, відповідно до існуючої раніше рівноваги.

Нестійкість більшості компонентів забруднень, які з часом виводяться з розчину під впливом різних процесів, сприяє самоочищенню. Нестійкі органічні речовини, які характерні для стічних вод, є чужерідними для тих умов, які властиві водним об’єктам, і не можуть довго існувати через присутність великої кількості мікроорганізмів [11, с.78].

Забруднена стічна вода за сприятливих умов може послідовно, шляхом самоочищення перейти до менш забрудненого стану. Це трапляється внаслідок покращення фізичних властивостей під впливом адсорбції завислими частинками органічних речовин та важких металів під впливом мікроорганізмів, коагуляції та седиментації завислих неорганічних і органічних речовин, мінералізації нестійкої органічної речовини, зростання концентрації кисню за рахунок аерації та життєдіяльності водної рослинності [12, с.55].

При вивченні процесів самоочищення важливе значення мають співвідношення кількості забруднюючих речовин і об’єму водної маси, глибини, температурного режиму тощо. У багатьох випадках, особливо при забрудненні господарсько-побутовими водами, головним процесом самоочищення є розкладання органічної речовини, кінцевим продуктом якого є мінеральні сполуки. В анаеробних умовах цей процес спричиняє посилене споживання кисню і корелюється з величиною біохімічного споживанню кисню (БСК). Тому величина БСК характеризує ступінь розкладання органічної речовини [13, с.32].

Кількість кисню, яка необхідна для окиснення органічної речовини за проміжок часу t, пропорційна кількості нерозкладеної органічної речовини. Для обчислення біохімічного споживання кисню необхідно знайти його повну величину БСК_пов, яку можно визначити, знаючи БСК₅ (БСК₅ - це маса кисню (мг), яка необхідна для окиснення органічних речовин, що містяться в воді об’ємом 1 дм³, аеробними бактеріями до СО₂ і Н₂О впродовж 5 діб без доступу повітря і світла). Кількість кисню, необхідна для окиснення за час t (БСК_t), пов’язана з БСК_пов залежністю:

БСК_t = БСК_пов (1-10)^-rt , (1.2)

де БСК_t – маса кисню, необхідна для окиснення органічної речовини за проміжок часу t мг/дм³;

БСК_пов – маса кисню, необхідна для біологічного окиснення органічних речовин бактеріями в аеробних умовах за 20 діб мг/дм³;

t - час, за який відбувається окиснення киснем органічних речовин  в  аеробних  умовах  за  20  діб  [13,  с.45].      

      Константа  швидкості  реакції  K  може  бути  визначена  експериментально, якщо зробити послідовно два визначення БСК з таким розрахунком, щоб друге значення 2t за часом було у два рази більше за перше t [12, с.72]. Тоді розрахунок ведеться за формулою:

, (1.3)

де K – це константа швидкості реакції;

t – час, за який відбувається окиснення киснем органічних  речовин;

БСК_2t – кількість кисню, необхідна для окиснення органічної речовини за проміжок часу 2t, мг/дм³ [13, с.34].

Константа К залежно від стану забруднень має різні значення, для господарсько-побутових вод – близько 0,1. Промислові забруднення дають більші коливання константи. Швидкості розпаду органічних речовин донних відкладів у 20 – 50 разів нижчі, ніж швидкість розпаду органічних речовин господарсько-побутових стічних вод.

Але окрім БСК, оцінювання рівня забруднення водних об’єктів можна проводити за загальним показником забруднення (ЗПЗ).

ЗПЗ – це новий узагальнений показник забрудненості води, який поєднує в собі переваги гідрохімічних і біологічних методів аналізу і адаптований до програмного забезпечення за визначенням інтегрального показника  забрудненості  при  проведенні  біотестування [14]. ЗПЗ може бути використаний для встановлення класу якості води при відомих показниках БСК. Зокрема, Сібагатуліна А. М. і Мазуркін П. М.  [14]. визначили клас якості води для групового джерела (зливні стічні води) і точкового джерела забруднення  (стічні  води   каналізації). Якість води була оцінена за БСК і ЗПЗ для створів зливної каналізації р. Мала Кокшага за 2003-2005 р. За допомогою програми Curve Expert 1.3 визначені залежності  БСК  від узагальненого показника забрудненості  ЗПЗ.

Дана  залежність  виражається  формулою:            ЗПЗ = 2,493БСК^-3,025                                                  (1.4) Коефіцієнт кореляції обраної моделі складає r = 0,967, стандартне відхилення S = 0,026. За допомогою формули 1.4 розраховані граничні значення класів якості води за узагальненим показником забрудненості ЗПЗ (табл. 3.12) [14].

Таким чином, якість води водотоку, відповідно до класифікатора БСК від ЗПЗ групового джерела забруднення, відноситься до категорії від помірно-забрудненої до брудної (III-V клас якості) [14].

Таблиця 1.3

Класифікатор якості води за ЗПЗ (у порівнянні з БСК)

Клас якості	Ступінь забруднення	БСК, мг/дм^3	ЗПЗ, мг/дм^3
Ι	Дуже чиста	0,5-1,0	20,293-2,493
ΙΙ	Чиста	1,1-1,9	1,869-0,358
ΙΙΙ	Помірно забруднена	2,0-2,9	0,306-0,099
ΙV	Забруднена	3,0-3,9	0,089-0,041
V	Брудна	4-10	0,038-0,002
VΙ	Дуже брудна	>10	<0,002