Мы обратились в компанию для хромирования с фосфатированием подшипников и остались очень довольны результатом. Процесс был выполнен профессионально и быстро, подшипники выглядят как новые. Мы рекомендуем эту компанию всем, кто ищет надежного партнера для хромирования и фосфатирования металлических деталей. Благодарим за отличную работу!
ПРЕДИСЛОВИЕ
Гальванотехника получила широкое распространение в народном хозяйстве. Основной набор электролитов и технологических растворов можно считать сложившимся и в ближайшее время вряд ли следует ожидать радикальных изменений в области создания электролитов, которые вызвали бы резкий скачок в развитии гальванотехники. Экологические проблемы гальванотехники привлекают к себе широкое внимание в основном из-за продолжающегося загрязнения окружающей среды ионами тяжелых металлов (ИТМ).
В то же время в обществе происходит понимание того, что дальнейшее развитие техники и технологии по пути создания новых продуктов с новыми качествами часто приходит в противоречие с условиями самой жизни на Земле, с нормальным функционированием природной среды. Поэтому получили развитие природоохранные технологии и в первую очередь для наиболее экологически вредных производств, в том числе гальванического производства.
В настоящее время сложилось два направления: развитие гальванотехники и разработка средств и методов очистки сточных вод, причем последнее направление получило свое развитие в сравнительно недавнее время. К сожалению оба направления развиваются самостоятельно и зачастую независимо друг от друга. На практике это привело к тому, что технологи-гальваники в силу своего образования и стоящих перед ними задач не имеют четкого представления о способах уменьшения вредного воздействия гальванопроизводства на окружающую среду, а специалисты- экологи рассматривают гальваническое производство как “черный ящик”, выходными параметрами которого являются сточные воды самого разнообразного состава.
Автор ставил перед собой задачу объединения достижений как в области гальванопроизводства, так и в области экологических технологий в единый комплекс вопросов, одновременно полезных как для инженера-гальваника, так и для специалистов по охране окружающей среды. Особое внимание автор уделил рационализации промывных операций, которые являются связующим звеном между гальванопроизводством и очисткойсточных вод. Автор вводит понятие “экологический критерий гальванического производства”, который учитывает состав электролитов, степень токсичности применяемых химикатов, способы промывки, эффективность работы очистных сооружений, степень регенерации и рекуперации компонентов технологических растворов, а также надежность захоронения твердых отходов.
В книге уделено внимание экологическим аспектам гальванопроизводства, рационализации водопотребления, способам очистки сточных вод, регенерации и рекуперации отработанных растворов, утилизации гальванических шламов, а также предложены принципы адаптации гальванопроизводства и систем очистки сточных вод. Предлагаемая вниманию читателей книга не претендует на систематическое и полное изложение основ гальванотехники и технологий по очистке сточных вод.
Автор выражает надежду, что приведенный материал поможет читателям найти правильный подход к проблемам создания экологически безопасного гальванического производства, и просит все замечания и предложения направлять по адресу редакции журнала “Гальванотехника и обработка поверхности”: 125047, Москва, Миусская площадь, 9, РХТУ им. Д.И.Менделеева, кафедра ТЭП. Главному редактору, профессору В.Н.Кудрявцеву.
Экологическая опасность технологических растворов гальванического производства и направления ее снижения
Воздействие компонентов растворов и электролитов на окружающую среду.
Гальваническое производство является одним из наиболее опасных источников загрязнения окружающей среды, главным образом поверхностных и подземных водоемов, ввиду образования большого объёма сточных вод, содержащих вредные примеси тяжелых металлов, неорганических кислот и щелочей, поверхностно-активных веществ и других высокотоксичных соединений, а также большого количества твердых отходов, особенно от реагентного способа обезвреживания сточных вод, содержащих тяжелые металлы в малорастворимой форме.
Соединения металлов, выносимые сточными водами гальванического производства, весьма вредно влияют на экосистему водоем - почва - растение - животный мир - человек. Например, соединения кадмия даже в малых концентрациях оказывают резко выраженное токсическое действие на рыб и другие водные организмы. Весьма вредны соединения шестивалентного хрома, который при концентрации в воде более 0,01 мг/л оказывает токсическое действие на микрофлору водоемов.
Многие химические вещества, поступающие в окружающую среду, в том числе и в водоемы, а через питьевую воду в организм человека, помимо токсического действия обладают канцерогенным (способны вызвать злокачественные новообразования), мутагенным (могут вызвать изменения наследственности) и тератогенным действием (способны вызвать уродства у рождающихся детей). Канцерогенное действие на теплокровных животных при поступлении в организм с питьевой водой оказывают мышьяк, селен, цинк и палладий, а при поступлении в организм другими путями - хром, бериллий, свинец, ртуть, кобальт, никель, серебро, платина.
Тератогенное действие на животных в экспериментальных условиях оказали кадмий, свинец, мышьяк, кобальт, алюминий и литий. В опытах с радужной форелью описано мутагенное действие сульфида цинка, т.е. изменения в генах, которые могут проявляться не только в том поколении, когда возник новый признак, но и в последующих поколениях. Некоторые неорганические соединения, например соединения хрома (IV), оказывают на людей аллергенное действие. Многие неорганические соединения даже в очень малых концентрациях оказывают вредное воздействие на рыб и их кормовые ресурсы.
Большинство водных организмов более чувствительно к действию токсичных веществ, чем человек и теплокровные животные. Разные виды организмов неодинаково переносят действие неорганических соединений. Так, JIK50 (летальная концентрация, при которой гибнет 50% особей) кадмия составляет для циклопов 3,8 мг/л, а для дафний - 0,055 мг/л. Икра лососевых рыб более чувствительна, чем взрослые особи, к действию меди и цинка.
Кумуляция вредных неорганических соединений тканями рыб создает угрозу отравления людей, употребляющих такую пищу. Ртуть накапливается микроорганизмами, рыбами и их кормовыми ресурсами до высоких концентраций. А, например, кадмия обнаружено в тканях рыб в 200 раз больше, чем содержалось в воде, что подтверждено в опытах на молоди окуня черного большеротого и ушастого, продолжающихся 6 месяцев при концентрациях кадмия в воде 0,0005-0,85 мг/л. Ткани устриц из водоемов кумулируют свинец, ртуть, кадмий, цинк, медь и кобальт.
В крупных городах и промышленных центрах вредные вещества поступают в водоемы в виде различных соединений и смесей, оказывающих совместное, или так называемое комбинированное действие на организм человека, теплокровных животных, флору и фауну водоемов, на микрофлору очистных сооружений канализации. Это может быть:
- синергизм или потенционирование, когда эффект действия больше простого суммирования;
- антагонизм, когда действие нескольких ядов бывает меньше суммированного;
- аддитивное или простое суммирование.
Нередко наблюдаются и отступления от этой схемы. Кадмий в сочетании с цинком и цианидами в воде усиливает их действие, мышьяк является антагонистом селена. В опытах с радужной форелью токсичность смеси сульфидов цинка и меди в малых концентрациях была примерно такая же, как и каждого компонента в отдельности, а при высоких концентрациях наблюдался синергизм.
Физико-химические свойства воды - температура, содержание кислорода, жесткость и pH - влияют на токсичность многих неорганических веществ. С повышением температуры воды увеличивается обмен веществ водных организмов и они получают больше яда. При увеличении общей жесткости воды с 20 до 260 мг/л по карбонату кальция средние летальные концентрации (ЛКср) различных соединений кадмия, меди, олова и свинца увеличиваются примерно в 100 раз.
Увеличение pH с 6,6 до 8,0 также снижает токсичность многих веществ. Таким образом, в водоемах с малой жесткостью воды ядовитое действие металлов, как правило, будет больше, хотя и бывают исключения из этой закономерности. Поэтому снижение жесткости водопроводной воды может повысить токсичность содержащихся в ней металлов.
Некоторые неорганические соединения оказывают губительное действие на микроорганизмы очистных сооружений, прекращают или замедляют процессы биологической очистки сточных вод и сбраживание осадков в метантенках. Токсичные металлы в водоемах не подвергаются самоочищению, а наоборот, губительно действуют на флору и фауну и тормозят процессы самоочищения водоемов. Концентрация их в водоемах может уменьшаться за счет разбавления, осаждения на дне и частично усвоения флорой и фауной. Количество выпадающих в осадок веществ увеличивается при понижении скорости течения жидкости.
При использовании воды загрязненных водоёмов для орошения цветные металлы выносятся на поля и концентрируются в верхнем наиболее плодородном гумусосодержащем слое почвы. Концентрация металлов в этом слое приводит к снижению азотфиксирующей способности почвы и урожайности сельскохозяйственных культур, накоплению металлов выше допустимых концентраций в кормах и других продуктах.
По прогнозу до конца 2000 года тяжелые металлы займут одно из первых мест среди опасных факторов в общем загрязнении окружающей среды.
Ниже приведены данные о вредном воздействии на окружающую среду некоторых металлов и соединений, содержащихся в сточных водах гальванического производства. Вопросы непосредственного воздействия вредных веществ на человека и животных через кожный покров, органы дыхания и пищеварения достаточно подробно изложены в литературе по технике безопасности и производственной санитарии (например: Вредные вещества в промышленности. Справочник. В 3-х томах/Под ред. Н.В.Лазарева. -Л.:Химия, 1976 г.).
Алюминий. Содержится в природных и незагрязненных водоисточниках в виде малотоксичных соединений и случаи отравления им людей и животных не описаны. Концентрация его в природных водах колеблется от 0,001 до 10 мг/л Хлорид алюминия в концентрации 0,1 мг/л придает воде слабый горьковато-вяжущий привкус в 2 балла и запах в 2 балла (0 баллов - никакого привкуса/запаха, 1 - очень слабый, 2 - слабый, 3 - заметный, 4 - отчетливый и 5 баллов очень‘сильный привкус/запах) - 0,5 мг/л (на А13+). Нитрат алюминия в концентрации 0,1 мг/л (на А13+) сообщает привкус в 2 балла.
Влияние на человека и теплокровных животных. Отличается незначительным токсическим действием, но многие его растворимые в воде неорганические соединения, сбрасываемые в водоемы с промышленными сточными водами, сохраняются в растворенном состоянии длительное время и могут оказывать вредное действие на человека и теплокровных животных через питьевую воду. Наиболее ядовиты хлориды, нитраты, ацетаты, сульфаты и др. Растворимые в воде соединения алюминия накапливаются в тканях.
Обществом стандартов США соединения алюминия по степени токсичности приравнены к мышьяку, никелю, меди и марганцу. Токсическое действие на человека при приеме внутрь оказывают следующие дозы соединений алюминия (мг/кг массы): а) ацетат алюминия 0,2-0,4; б) гидроокись алюминия 3,7-7,3; в) алюмокалиевые квасцы 2,9. ПДК для питьевой воды 0,5 мг/л.
Влияние на водные организмы. Наиболее, вредные для рыб соединения алюминия - нитрат, хлорид и гидроксид. Менее токсичны сульфат и квасцы. Ион алюминия вредно действует на низшие водные организмы, участвующие в самоочищении водоемов и представляющие собой кормовые ресурсы для рыб, а также на микроорганизмы.
Влияние на сельскохозяйственные культуры. Алюминий оказывает вредное действие на растения, начиная с концентрации 1 мг/л воды. Поэтому использование алюминийсодержащих сточных вод для орошения сельскохозяйственных культур нецелесообразно, так как алюминий может погубить растения.
Железо. В природных водах и источниках питьевого водоснабжения содержание железа колеблется в больших пределах - от 0,01 до 26,0 мг/л. Железо в концентрации более 0,05 мг/л придает воде желтоватую окраску, а в концентрации 1 мг/л - металлический привкус. Сульфат и хлорид железа сообщают воде привкус в концентрации 0,1-0,2 мг/л. ПДК для питьевой воды 0,3 мг/л.
Влияние на человека и теплокровных животных. Соединения железа для людей и теплокровных животных при введении внутрь малотоксичны. ЛДзо (летальная доза, при которой гибнет 50% особей) для крыс, получавших с питьевой водой растворимые соединения хлорида железа, составила 900 мг/кг массы. Абсолютная смертельная доза хлорида железа при приеме внутрь через сутки составила: для кроликов 890 мг/кг, для крыс 984-1986 мг/кг массы; сульфата железа - для кроликов 2778,8 мг/кг, для крыс - 1389-2778 мг/кг массы.
Влияние на водные организмы. При поступлении в водоемы хлоридов, сульфатов и нитратов железа оно выпадает в осадок в виде гидроксида. Но малые концентрации железа остаются в растворе и при низком значении pH оказывают токсическое действие на рыб и мелкие водные организмы. Железо в концентрации в воде 1000 мг/л убивает рыб за несколько часов. Механизм вредного действия железа на рыб сводится к тому, что железо, находящееся в воде в виде гидроксида, осаждаясь на слизистой оболочке жабр рыб, закупоривает их и разъедает. В щелочной среде железо гибельно для рыб даже в концентрации 0,9 мг/л.
Для карпа железо гибельно в концентрации 0,9 мг/л при pH 5,5 и ниже; для щуки, линя и форели железо гибельно в концентрации 1-2 мг/л при pH 5,0-6,7; при концентрации 0,52 мг/л оболочка икры байкальского омуля покрывалась хлопьями оксида железа (III) и почти утрачивала механическую прочность, что вызывало нарушение газообмена эмбриона с окружающей средой и гибель икры. Вредная концентрация хлорида железа (III) составляет (на ион железа) для водного ослика 5 мг/л, для молоди дафний 18 мг/л, для взрослых дафний 21 мг/л через 48 часов.
Железо в концентрации 1,25 мг/л снижает БПК5 (биологическое потребление кислорода за 5 суток) разведенных сточных вод на 1,51 мг/л по сравнению с контрольными пробами. Хлорид железа (II) в сточных водах в концентрации 5 мг/л (на ион железа) задерживает образование активного ила на очистных сооружениях и сбраживание осадка в метатенках; при этой концентрации гибнет микрофлора биологических фильтров.
Кадмий. Содержится в природных водах и даже в атмосферных осадках. Концентрация кадмия в воде составляет в среднем 0,0013 мг/л. Максимальная концентрация кадмия, которая была обнаружена в питьевой воде, составляла 3,94 мг/л. При использовании пластмассовых труб для прокладки водопроводных сетей кадмий обнаруживается в питьевой воде. При концентрации кадмия более 2 мг/л вода становится мутной, а при 25 мг/л ощущается вяжущий привкус.
Влияние на человека и теплокровных животных. Кадмий относится к числу особо ядовитых веществ. Смертельная доза для человека составляет 150 мг/кг массы через 1,5 ч после поступления в организм. Смертельная доза для собак - 150-600 мг/кг массы, для мышей 50-100 мг/кг массы, для кроликов 300-500 мг/кг массы.
Кадмий способен накапливаться в организме, особенно сильно в печени, почках, поджелудочной и щитовидной железах. В опытах на хомяках доказано тератогенное и мутагенное действие кадмия на организм.
Влияние на водные организмы. При концентрации кадмия в воде 0,00017 мг/л снижается репродукция дафний; при концентрации 0,008 мг/л наблюдается гибель форели. При концентрации хлорида кадмия 0,001 мг/л наблюдается гибель карпа через 8,7-18 часов; 0,0026 мг/л - гибель дафнии; 0,01 мг/л - гибель карася через 8-18 часов и форели через 7 суток. При концентрации нитрата кадмия 0,1 мг/л - гибель водорослей и дафний; 0,118мг/л - гуппий; 0,3 мг/л - гибель колюшки через 7 суток.
Выше было отмечено кумулятивное действие кадмия на водные организмы. Даже при кратковременном пребывании в аквариуме с кадмием (одна неделя) в печени рыб обнаружено кадмия 4,91-6,71 мг/кг массы и в почках 2,26-4,13 мг/кг массы.
Сульфат кадмия в концентрации 0,1 мг/л тормозит БПКз речной воды, а 1 мг/л - сточных вод. При концентрации кадмия в воде 0,1 мг/л БПК5 снижается на 18-24 % и угнетаются процессы нитрификации (превращение аммонийных ионов в нитрит-ионы и потом в нитрат-ионы под действием нитрифицирующих микроорганизмов).
Кадмий в концентрации 1-5 мг/л вредно действует на очистные сооружения канализации. Сбраживание осадков сточных вод в метатенках замедляется при концентрации кадмия 1 мг/л.
Влияние на сельскохозяйственные культуры. Кадмий в воде при концентрации 28 мг/л при поливе причиняет вред сахарной свекле. Хлорид, нитрат и сульфат кадмия в концентрации 50 мг/л токсичны для растений. ОДК кадмия (ориентировочно допустимые концентрации) с учетом фона 0,5 мг/кг для песчаных и супесчаных почв, 1,0 мг/кг для кислых (суглинистых и глинистых) почв, 2,0 мг/кг для близких к нейтральным и нейтральных (суглинистых и глинистых) почв.
Кобальт. В природных водах содержится в концентрациях 0,0001- 0,001 мг/л.
Влияние на человека и теплокровных животных. Токсическое действие на молодых телят соединения кобальта оказывают при поступлении внутрь в дозе 0,9 мг/кг массы, гибель собак вызывает доза 30 мг/кг массы. Нитрат кобальта при приеме внутрь в дозе 250 мг/кг массы вызывает гибель кроликов.
Соединения кобальта проявляют канцерогенное и мутагенное действие.
Влияние на водные организмы. Летальные концентрации кобальта (II) для линя составляют 150 мг/л, для карпа -125 мг/л, для радужной форели - 35 мг/л, для бокоплава - 8 мг/л, для корюшки и карася - 10 мг/л. ЛКзо составляет для дафний - 1,32 мг/л, для циклопов - 15,5 мг/л.
Кобальт снижает способность воспроизводства дафний в концентрации 0,01 мг/л, он кумулируется из воды тканями водных организмов и обнаружен в теле речных моллюсков в количестве 0,3 мг/кг и речных рыб 0,09 мг/кг массы.
Кобальт в концентрации 5 мг/л тормозит процессы самоочищения водоемов. Хлорид кобальта в концентрации 0,9 мг/л (по металлу) снижает БПКз разведенных сточных вод на 5%, в концентрациях 5-10 мг/л тормозит БПКз сточных вод, их аммонификацию и нитрификацию. Хлорид кобальта в концентрации 64 мг/л снижает БПКз разведенных сточных вод на 50%.
Влияние- на сельскохозяйственные культуры. Соединения кобальта токсичны для растений при поливе сточными водами, содержащими хлорида и нитрата кобальта в концентрации каждого 0,3 мг/л, а сульфата при 0,1 мг/л. Кобальт оказывает вредное действие на помидоры в концентрациях 0,1-0,27 мг/л, на лен - в концентрации 1 мг/л, на сахарную свеклу - 5,9 мг/л. Сульфат кобальта в концентрации 2 мг/л (по металлу) задерживает рост растений и приводит к их засыханию. Кобальт кумулируется овощами, что было установлено при поливе сточными водами, содержащими кобальт.
Марганец. В реках марганец содержится в концентрациях 0,001-0,16 мг/л, в водопроводной воде средняя концентрация 0,05 мг/л.
Марганец в концентрации более 0,05 мг/л окрашивает воду в темный цвет, в концентрации 0,1 мг/л делает воду мутной, металлический привкус воды появляется при концентрации 0,5 мг/л. Хлорид марганца в концентрации 1 мг/л и сульфат марганца в концентрации 4 мг/л (по металлу) придают воде привкус в 1 балл, а диоксид марганца при концентрации 10 мг/л окрашивает воду и снижает её прозрачность. ПДК для питьевой воды 0,1 мг/л.
Влияние на человека и теплокровных животных. Марганец предположительно оказывает мутагенное действие на теплокровных животных.
Влияние на водные организмы. Для водных организмов марганец малотоксичен. Смертельная концентрация марганца в воде составляет для бокоплава - 70 мг/л, для радужной форели - 100 мг/л, для карпа - 650 мг/л, для дафний - 50 мг/л; токсическая концентрация составляет для бокоплава - 15 мг/л, для радужной форели - 75 мг/л, для карпа - 600 мг/л. Наиболее токсичен хлорид марганца. Хлорид марганца вызывает гибель карпозубой рыбы при концентрации марганца 12 мг/л (по металлу) через 6 суток, дафний - при концентрации 50 мг/л (по металлу). Перманганат калия токсичен для карася в концентрации (по марганцу) 10 мг/л, нитрат марганца в концентрации 50 мг/л проявляет токсичность для корюшки через 160 часов.
Марганец снижает БПКз воды по сравнению с контрольной пробой при концентрации 0,001 мг/л - на 2 %, при 0,01 мг/л - на 10 %, при 0,1 мг/л - на 21 %, при 0,5 мг/л - на 24 %, при 1,0 мг/л - на 29 %. Марганец не оказывает влияние на БПКз воды даже в концентрации до 100 мг/л.
Влияние на сельскохозяйственные культуры. Марганец оказывает токсическое действие на растения в концентрации 2 мг/л; на бобовые 1-10 мг/л, на рассаду апельсинов и мандаринов 5 мг/л, на помидоры 5-10 мг/л, на соевые бобы и лен 10-25 мг/л.
Медь. В природных водах и источниках водоснабжения нашей, страны содержится в небольших концентрациях, как правило, порядка 103 мг/л. Следует отметить большие колебания в концентрациях меди в водоемах и источниках водоснабжения - от 0,001 до 0,98 мг/л. Вблизи меднорудных предприятий - до 100 мг/л.
Медь придает воде неприятный привкус при концентрации 1,5 мг/л, окрашивает воду при концентрации 0,5 мг/л и снижает её прозрачность при концентрации 1,0 мг/л.
Влияние на человека и теплокровных животных. Смертельная доза для человека составляет 10 г/кг массы, доза 60-100 мг/кг массы вызывает тошноту, рвоту, гастроэнтерит, а доза 10-30 мг/кг массы не оказывает токсического действия при потреблении меди внутрь в течение нескольких недель.
ЛД50 для теплокровных животных при приеме внутрь составляет (на металл): хлорида меди - 140 мг/кг, карбоната меди - 159 мг/кг, сульфата меди - 300 мг/кг, нитрата меди - 340 мг/кг массы. Медь в концентрации 1 мг/л токсична для сельскохозяйственных животных. По некоторым сведениям медь проявляет мутагенное действие. ПДК для питьевой воды 1,0 мг/л.
Влияние на водные организмы. ЛК50 для рыб 0,002 мг/л, для дафний - 0,005 мг/л, для сине-зеленых водорослей - 0,01 мг/л.
БПК5 разведенных сточных вод снижается при концентрации меди 0,001 мг/л на 7 %, при 0,05 мг/л - на 24 %, при 0,1 мг/л - на 37 %, при 0,5 мг/л - на 46 %. БПКз сточных вод снижается при концентрации меди 0,04 мг/л на 10 %, при 0,05 мг/л - на 20 %.
При концентрации меди 0,01 мг/л тормозятся процессы самоочищения водоемов. При концентрации 0,4-0,5 мг/л медь губительно действует на микрофлору и тормозит биологические процессы очистки сточных вод, задерживает размножение микроорганизмов, аммонификацию и нитрификацию сточных вод; при концентрации меди 1,0 мг/л заметно тормозятся процессы аэробной очистки сточных вод активным илом, уменьшается количество окисленного азота в сточных водах, задерживается образование активного ила.
Влияние на сельскохозяйственные культуры. Поступая со сточными водами в почву при поливе, медь кумулируется почвой и растениями, оказывает на них вредное действие, начиная с концентрации 0,1 мг/л. ОДК с учетом фона 33 мг/кг для песчаных и супесчаных почв, 66 мг/кг для кислых (суглинистых и глинистых) почв, 132 мг/кг для близких к нейтральным и нейтральных (суглинистых и глинистых) почв.
Никель. В реках России никель содержится в концентрациях 0,0008- 0,0056 мг/л. В источниках водоснабжения он обнаружен в количестве в среднем 0,0117 мг/л.
Сульфат и хлорид никеля сообщают воде металлический привкус в концентрации 50 мг/л, окрашивают воду в концентрации 1000 мг/л, на запах не ощущаются. В концентрации 1 мг/л никель заметно увеличивает мутность воды.
Влияние на человека и теплокровных животных. Смертельная доза для теплокровных животных составляет 34 мг/кг массы, для собак - 10-20 мг/кг массы. Никель способен вызывать аллергические реакции (“никелевая чесотка”, экзема), всасываться кожей и оказывать общетоксическое действие. По некоторым данным никель обладает канцерогенным и мутагенным действием.
Влияние на водные организмы. Нахождение в воде, загрязненной никелем в концентрациях, указанных ниже, в течение 96 часов приводит к гибели следующих водных организмов: комаров - 8,6 мг/л, гаммарид - 13,0 мг/л, моллюсков - 11,4 мг/л, щетинкового червя - 14,1 мг/л, улиток - 14,3 мг/л. Токсическое действие проявляется на гольяна при концентрации 0,38 мг/л, на бокоплава - при 2,5 мг/л, на радужную форель - при 25,0 мг/л, на карпа - при 45,0 мг/л.
Начиная с концентрации 1,0 мг/л, никель снижает эффективность биологической очистки сточных вод, ослабляет интенсивность процессов нитрификации активного ила, значительно снижает аэробное окисление сточных вод на биологических фильтрах; при концентрации 2,0 мг/л никель оказывает токсическое действие на микрофлору метантенков и тормозит сбраживание осадка.
Влияние на сельскохозяйственные культуры. Вредное действие на растения при поливе вызывает концентрация никеля 0,5 мг/л. Никель вызывает хлороз овса при концентрации 1 мг/л, а при концентрации 2,5 мг/л - задержку роста. Сульфат никеля в концентрации 2,5 мг/л вызывает гибель растений. ОДК с учетом фона 20 мг/кг для песчаных и супесчаных почв, 40 мг/кг для кислых (суглинистых и глинистых) почв, 80 мг/кг для близких к нейтральным и нейтральных (суглинистых и глинистых) почв.
Олово. Олово содержится в реках в концентрациях 103 мг/л, а в источниках водоснабжения - 10 4 - 10 2 мг/л.
Влияние на человека и теплокровных животных. Отравления людей соединениями олова при их поступлении в организм человека с питьевой водой не известны. Крысы переносят без вреда олово (в виде тартрата) в суточном рационе питания в количестве 25 мг/кг массы в течение 4-12 месяцев. Доза олова 20 мг/кг массы в виде тартрата или хлорида при поступлении в организм кошек переносится ими без заметного вреда в течение 3 месяцев.
Влияние на водные организмы. Олово оказывает токсическое действие на рыб в концентрации 2 мг/л, снижает способность воспроизведения дафний при 0,35 мг/л. Средняя смертельная концентрация сульфата олова (по металлу) при действии в течение 96 часов для гольяна составляет: в мягкой воде - 0,78 мг/л, в жесткой воде - 33,4 мг/л.
Олово в концентрации 9 мг/л тормозит сбраживание осадка в метантенках.
Свинец. В природных водах свинец содержится в концентрациях 0,001-0,023 мг/л. В бытовых сточных водах содержание свинца составляет в среднем 0,48 мг/л, а в осадке метантенков 2 мг/кг.
Свинец придает воде металлический привкус в концентрации 2 мг/л. Концентрация нитрата, ацетата и хлорида свинца - 100 мг/л придает воде привкус в 2 балла. Концентрация свинца 300 мг/л придает воде кислый привкус.
Влияние на человека и теплокровных животных. При концентрации свинца в питьевой воде 0,042-1,0 мг/л наблюдались случаи хронического отравления людей.
Свинец обладает синергическим действием и увеличивает токсичность других металлов. По некоторым данным свинец проявляет мутагенное действие на организм.
Острое отравление теплокровных животных при поступлении в организм внутрь вызывают сравнительно большие дозы свинца. Минимальная смертельная концентрация для морских свинок составляет: в случае карбоната свинца - 1000 мг/л, оксида свинца - 2000 мг/л, хлорида свинца - 1500-2000 мг/л, нитрата свинца - 2000 мг/л. При приеме внутрь соединений свинца с питьевой водой в течение длительного времени токсические концентрации значительно меньше - 0,18 мг/л (по свинцу). В опытах на крысах фосфат свинца оказывал канцерогенное действие. ПДК для питьевой воды 0,03 мг/л.
Влияние на водные организмы. Нитрат свинца оказывает гибельное действие на рыб в концентрации 0,1-0,16 мг/л, на бактерии - 0,5 мг/л, на дафнии - 5,0 мг/л; хлорид свинца - на рыб в концентрации 0,33-1,0 мг/л, на простейшие организмы - 0,01-0,5 мг/л, на дафнии - 0,5 мг/л; сульфат свинца - на рыб в концентрации мг/л, на простейшие организмы - 0,5 мг/л; ацетат свинца - на рыб в концентрации 0,4-2,8 мг/л.
Концентрация свинца 0,1 мг/л тормозит биохимические процессы самоочищения водоемов, а 0,5 мг/л угнетает нитрификацию сточных вод. В концентрации 0,015 мг/л заметно снижает БПК5 сточных вод, а в концентрации 0,35 мг/л снижает на 10 %. Нитрат свинца в концентрации 0,1 мг/л в небольшой степени тормозит процессы минерализации сточных вод и снижает БПКз на %, 1 мг/л снижает БПКз на 23 %, а 1,2 мг/л - на 25 %. Хлорид свинца в концентрации 0,3-0,5 мг/л заметно снижает БПКз сточных вод.
Свинец в концентрации 0,07 мг/л вредно действует на очистные сооружения канализации, в концентрации 0,1 мг/л вредно действует на активный ил аэротенков и биофильтры, затрудняет биологическую очистку сточных вод. Свинец в концентрации 1 мг/л губительно действует на аэробные бактерии. Безвредная концентрация, не оказывающая тормозящего действия на сбраживание осадка в метантенках, составляет 4,2 мг/л.
Влияние на сельскохозяйственные культуры. Свинец способен кумулироваться почвой и растениями. Свинец токсичен для растений в концентрации более 5 мг/л. ОДК с учетом фона 32 мг/кг для песчаных и супесчаных почв, 65 мг/кг для кислых (суглинистых и глинистых) почв, 130 мг/кг для близких к нейтральным и нейтральных (суглинистых и глинистых) почв.
Серебро. В природных водах содержится в концентрациях 0,0001- 0,085 мг/л, в питьевой воде - 0,0008 мг/л.
Концентрации 0,00001-0,5 мг/л не изменяют органолептических свойств воды.
Влияние на человека и теплокровных животных. В повышенных концентрациях серебро в питьевой воде оказывает токсическое и кумулятивное действие на организм, смертельная доза нитрата серебра для человека составляет 10 г. Серебро в концентрации 0,01 мг/л, применяемой для стерилизации воды, не оказывает на людей токсического действия, не раздражает слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта, не изменяет вкуса воды.
Многие соли серебра при поступлении в организм в суммарном количестве 1 г вызывают аргирию - окрашивание в голубовато-серый цвет кожи, глаз, слизистых оболочек. Безвредная для людей доза серебра (по металлу) 0,0025 мг/кг массы или концентрация 0,05 мг/л. В опытах на крысах доказано канцерогенное действие серебра.
Влияние на водные организмы. Серебро в концентрации 0,000001-0,5 мг/л вызывает гибель микроорганизмов; 0,003 мг/л (нитрат) - гибель колюшки, 0,004 мг/л - гибель 50 % особей гуппи, молоди лосося, других рыб; 0,005 мг/л - гибель рыб и дафнии; 0,01 мг/л - гибель бактерий; 0,04 мг/л оказывает токсическое действие на кишечную палочку.
Серебро в концентрации 0,03 мг/л снижает БПКз разведенных сточных вод на 25 %, а 1 мг/л - на 81 %. Нитрат серебра в концентрации 10 мг/л снижает содержание кислорода в водоеме на 84 %, а тиосульфат серебра не оказывает действия даже в концентрации 100 мг/л.
Хлорид серебра при концентрации 10 мг/л снижает эффект биологической очистки сточных вод канализации на 43 %, а тиосульфат серебра при этой концентрации не оказывает вредного действия.
Стронций. В поверхностных водах содержится в концентрациях 0,06-5,0 мг/л.
Порог восприятия привкуса для хлоридов стронция - 13 мг/л, для нитрата стронция - 12 мг/л; порог восприятия запаха - концентрации в 20-30 раз большие.
Влияние на человека и теплокровных животных. При поступлении в организм в больших дозах стронций оказывает общетоксическое действие, главным образом как нервный и мышечный яд. Гидроксид стронция вызывает ожоги слизистой оболочки и кожи. При попадании в глаза даже в ничтожных концентрациях причиняет глубокие повреждения. Соли стронция при приеме внутрь вызывают понос и параличи. Из соединений стронция наибольшей токсичностью отличается салицилат стронция, наименьшей - бромат, промежуточное место по токсичности занимают иодат, нитрат и лактат.
ЛД 100 нитрата стронция при приеме внутрь составляет для мышей 3 г/кг, для крыс 5 г/кг массы; ЛД50 для мышей при введении внутрь составляет 2166,6 мг/кг, а для крыс - 3000 мг/кг массы. В продолжительных по времени опытах на белых мышах и кроликах при поступлении в организм с питьевой водой безвредной была концентрация стронция 2,8 мг/л. ПДК для питьевой воды 7,0 мг/л.
Влияние на водные организмы. В концентрации 42 мг/л стронций снижает воспроизводство потомства у дафний. ЛК50 стронция составляет для дафний 75 мг/л, для циклопов - 300 мг/л. Нитрат стронция в концентрациях более 1500 мг/л оказывает гибельное действие на рыб.
Влияние на сельскохозяйственные культуры. Стронций в воде в концентрации 100 мг/л оказывает токсическое действие на растения.
Вредное влияние на процессы самоочищения водоемов стронций оказывает в очень больших концентрациях.
Хром. Поверхностные воды содержат хром в концентрациях 10 2 - 10'3 мг/л, но в ряде случаев максимальная его концентрация много выше - достигает 0,112 мг/л, в водопроводной воде - средняя концентрация составляет 0,0023 мг/л, максимальная - 0,079 мг/л. Соединения хрома (VI) в водоемах очень стабильны; в анаэробных условиях хром (VI) переходит в хром (III), соединения которого выпадают в осадок. В щелочной среде осаждение происходит быстрее.
Хромат и бихромат калия в концентрации 1 мг/л придают воде горький привкус интенсивностью в 3 балла; запах не ощущается даже в концентрации 50 мг/л. Сульфат хрома при концентрации 4 мг/л (по металлу) придает воде неприятный привкус, при 2 мг/л - окрашивает воду в голубоватый цвет, при 1 мг/л увеличивает мутность воды.
Влияние на человека и теплокровных животных. Соединения хрома (VI) оказывают на организм общетоксическое, раздражающее, кумулятивное, аллергенное, канцерогенное и мутагенное действие. При поступлении в организм собаки с питьевой водой в дозе 1,8 мг/кг массы в течение суток бихромат калия вызывает рвоту, понос, потерю аппетита, затрудненное дыхание, замедленное кровообращение; одноразовая доза 2,3 мг/кг массы вызывает гибель животного.
Влияние на водные организмы. ЛК50 хрома (VI) для рыб 30-50 мг/л, для лососевых рыб опасна даже концентрация хрома (VI) 0,02 мг/л. JIK50 хрома (III) для рыб 117 мг/л. JIKso хрома (VI) для дафний составляет 0,022 мг/л, для циклопов - 10 мг/л.
Соединения хрома (VI) и хрома (III) губительно действуют на флору и фауну водоемов и тем самым тормозят процессы самоочищения. При концентрации хрома (VI) 0,001 мг/л БПК5 сточных вод снижается на 1,4 %; при 0,01 мг/л БПКз сточных вод снижается на 5,7 %; при 0,05 мг/л тормозится нитрификация сточных вод; при концентрации хрома (VI) 0,1 мг/л БПК5 сточных вод снижается на 13-15,8 %, замедляется аммонификация и угнетается нитрификация сточных вод.
Хром (III) оказывает менее вредное действие на процессы самоочищения водоемов и снижает БПКб сточных вод при концентрации 1 мг/л на 10 %, Из отдельных соединений хрома (III) особенно вредное действие на процессы самоочищения водоемов оказывают хлорид и сульфат.
Хром (VI) в концентрации 1 мг/л приводит к заметному уменьшению образования осадка в отстойниках, резко усиливает образование пленки на поверхности биофильтров, а при концентрации 2-5 мг/л оказывает токсическое действие на микрофлору сооружений биологической очистки сточных вод.
Хром (III) в концентрации 1 мг/л задерживает сбраживание осадка на очистных сооружениях, а 10 мг/л тормозит сбраживание осадка в метантенках. При низкой температуре выпадение в осадок соединений хрома (III) замедляется, поэтому отстойники должны находиться в отапливаемых помещениях, иначе зимой осаждение происходить не будет.
Влияние на сельскохозяйственные культуры. Хром в концентрации 5 мг/л вредно действует на растения, при концентрации 10 мг/л - наблюдается заметно выраженный хлороз, а при 15 мг/л задерживается рост. В присутствии никеля вредное действие хрома проявляется при концентрации 2 мг/л. Хром кумулируется в тканях растений.
Все эти данные свидетельствуют о невозможности использования хромсодержащих вод для полива сельскохозяйственных культур.
Цинк. В природных водах цинк содержится в концентрациях 0,0001- 5,77 мг/л.
При концентрации 2 мг/л воде сообщается привкус, при 5 мг/л появляется вяжущий привкус, опалесценция, пескоподобный осадок.
При 30 мг/л вода становится непригодной для питья по вкусу и приобретает мутный молочный цвет.
Влияние на человека и теплокровных животных. Цинк и его соединения малотоксичны для людей и теплокровных животных при поступлении в организм с пищей и питьевой водой. Концентрация цинка в питьевой воде 11,2-26,6 мг/л переносится людьми без всякого вреда для здоровья.
Минимальная летальная доза для теплокровных животных при приеме внутрь составляет для хлорида цинка - 100 мг/кг, сульфата цинка - 750 мг/кг массы. Вместе с тем в литературе приводятся данные о канцерогенном действии цинка при его содержании в питьевой воде в концентрациях 10-20 мг/л. В длительных опытах на мышах в течение 2-3 лет установлена возможность развития раковой опухоли при концентрации цинка в воде 5-20 мг/л. До некоторым данным цинк проявляет мутагенное действие на организм. ПДК для питьевой воды 5,0 мг/л.
Влияние на водные организмы. Для рыб цинк во много раз токсичнее, чем для людей и теплокровных животных, и его вредное действие проявляется намного раньше, чем изменяются органолептические свойства воды.
Нитрат цинка в концентрации 0,2 мг/л (по металлу) оказывает токсическое действие на гольяна через 270 суток при 1 ГС, а сульфат цинка в концентрации 0,4 мг/л вызывает гибель колюшки через 7 суток.
Цинк оказывает вредное действие на низшие водные организмы (кормовые ресурсы рыб), начиная с концентрации 0,07 мг/л, т.е. степень токсичности цинка для них примерно такая же, как и для рыб. Цинк способен к кумуляции тканями рыб и низших водных организмов.
БПК5 разбавленных сточных вод снижается на 4 % при концентрации цинка 0,1 мг/л, на 10 % - при 0,3 мг/л, на 12 % - при 0,5 мг/л, на 25 % - при 7,0 мг/л. При концентрации цинка 5,0 мг/л тормозится нитрификация разбавленных сточных вод. Цинк в концентрации 0,5 мг/л вредно влияет на эффективность биологической очистки сточных вод. и на активный ил, в концентрациях 1-3 мг/л тормозит биологическую очистку. В концентрации 2,2 мг/л цинк оказывает^ токсическое действие на микрофлору метантенков и тормозит сбраживание осадка сточных вод, в концентрации 5,1 мг/л значительно снижает аэробное окисление на сооружениях биологической очистки сточных вод канализации при длительном действии.
Влияние на сельскохозяйственные культуры. Цинк в концентрациях 1 мг/л воды и даже 0,1 мг/л вредно действует на сельскохозяйственные культуры.
Цинк кумулируется почвой, поэтому сточные воды, содержащие цинк, непригодны для орошения сельскохозяйственных культур. ОДК с учетом фона 55 мг/кг для песчаных и супесчаных почв, 110 мг/кг для кислых (суглинистых и глинистых) почв, 220 мг/кг для близких к нейтральным и нейтральных (суглинистых и глинистых) почв.
Соединения аммония. В водоемах NH4+ -ион содержится в концентрациях 0,0-0,2 мг/л. В местах, где применяются аммиачные удобрения, его концентрация в поверхностных водах достигает 2,2 мг/л.
Соединения аммония в концентрации 100 мг/л (по азоту) не оказывает влияния на окраску воды, прозрачность, запах; привкус в 1 балл обнаруживается при концентрациях аммония 5-10 мг/л, в 2 балла при концентрациях 10-15 мг/л.
Гидроксид аммония. Пороговая концентрация по органолептическим свойствам воды 0,5 мг/л.
Раздражает желудочно-кишечный тракт и кожные покровы человека и теплокровных животных.
Смертельные концентрации для рыб 2,0-10,0 мг/л, для дафний 9-20 мг/л.
Сульфат аммония. Пороговая концентрация по органолептическим показателям - 0,5 мг/л.
Смертельные концентрации для рыб 66,0-400,0 мг/л, для дафний 292 мг/л.
Сульфат аммония в концентрации 20 мг/л оказывает вредное воздействие на процессы самоочищения водоемов.
Хлорид аммония. ЛД50 для крыс составляет 30 мг/кг массы. Оказывает местное раздражающее действие на кожу. Доза 1 мг/кг массы или концентрация 20 мг/л воды вызывает у теплокровных животных дегенеративные изменения слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта.
Смертельные концентрации для рыб 300-500 мг/л, для дафний 20-90 мг/л.
Хлорид аммония в концентрации 20 мг/л не влияет на процессы самоочищения водоемов.
Нитраты. В поверхностных водах содержатся в концентрациях 0,1- мг/л. Минимальная смертельная доза нитратов для теплокровных животных составляет 117 мг/кг массы. Смертельные случаи среди детей наблюдались при концентрации нитратов в питьевой воде более 10 мг/л (по азоту). ПДК для питьевой воды 45,0 мг/л.
При содержании нитратов в воде более 0,3 мг/л в водоемах усиливается рост водорослей. ЛД50 для молоди чавычи - 5800 мг/л через 96 ч при 16 ”С и 4800 мг/л через 168 ч; для молоди радужной форели - 6000 мг/л при 14 °С через 96 ч и 4700 мг/л через 168 ч.
Сульфаты. В природных водах содержится от нескольких миллиграмм на литр воды до насыщенных растворов (сульфат натрия и магния), в дождевых водах - от 1 до 10 мг/л, в реках Европейской части РФ средняя концентрация - 26,6 мг/л.
Порог ощущения привкуса сульфатов: натрия - 150-500 мг/л, калия - 650 мг/л, кальция - 70-370 мг/л, магния - 250-600 мг/л.
Сульфаты малотоксичны для человека и теплокровных животных. Смертельная доза для человека - 45 г; смертельная концентрация для крупного рогатого скота - 2000 мг/л. Сульфаты в концентрации 1000-2000 мг/л вызывают расстройства желудочно- кишечного тракта, при этом сульфат магния оказывает вредное действие при меньших концентрациях. Токсическое действие на детей оказывают сульфаты при длительном употреблении воды с содержанием 21 мг/кг массы или в концентрации 600-1000 мг/л. ПДК для питьевой воды 500,0 мг/л.
Для водных организмов сульфаты малотоксичны. Средняя смертельная концентрация через 96 ч составляет для дафний 630 мг/л. Смертельная концентрация для рыб составляет: сульфат калия 869 мг/л через 4 суток, сульфат натрия - 100 мг/л, сульфат магния - 12000 мг/л, сульфат кальция токсичен для рыб в концентрации 3200 мг/л.
Оценка возможности использования сульфатов в воде для орошения сельскохозяйственных культур: менее 192 мг/л - очень хорошая; 192-336 мг/л - хорошая; 336-576 мг/л - допустимая; 576-960 мг/л - вредная; более 960 мг/л - непригодная.
Сульфаты оказывают разрушающее действие на бетон гидротехнических и других сооружений: при содержании сульфатов в воде до 300 мг/л - действия нет или оно очень слабое; при 300-1000 мг/л - действие умеренное и при концентрации более 1000 мг/л - быстрое.
Хлорилы. В природных водах Европейской части РФ хлориды содержатся в среднем в концентрации 6,5 мг/л, в источниках водоснабжения - 1,5-650 мг/л.
Хлориды в концентрации 1500 мг/л воды опасны для крупного рогатого скота, овец, свиней, домашних животных и домашней птицы, а в концентрациях более 4000 мг/л вызывают их гибель. ПДК для питьевой воды 350,0 мг/л.
Хлориды малотоксичны для водных организмов: токсическое действие на форелей оказывают хлориды в концентрации 400 мг/л, на окуня и щуку - 4000 мг/л, на некоторые другие виды рыб - 2000 мг/л, на икру карпа 4500-6000 мг/л.
На растения хлориды оказывают вредное действие в концентрациях 100-350 мг/л, на мандарины - 50 мг/л, на лимоны даже 30 мг/л.
Фосфаты. В природных водах содержатся в концентрациях 0,002- мг/л.
Токсические дозы ортофосфата натрия составляют для человека 450 г, для кроликов - 15 г; пирофосфата натрия - 90 и 2 мг/л и метафосфата натрия 120 и 4 мг/л соответственно. ПДК полифосфатов (РО43 ) для питьевой воды составляет 3,5 мг/л.
Интенсивный рост водорослей в водоемах происходит при содержании фосфатов более 0,01 мг/л, при концентрациях более 0,2 мг/л скорость роста водорослей резко увеличивается. При содержании фосфатов 0,2-1,4 мг/л продуктивность рыб возрастает в раза. Токсическая концентрация фосфатов для рыб составляет 3,6 мг/л.
Фосфаты необходимы для питания микрофлоры очистных сооружений канализации, участвующей в биологической очистке сточных вод, из расчета 1 часть фосфора на 90-150 частей БПК5 стоков.
Синильная кислота и цианиды. Порог восприятия запаха - 0,001 мг/л. Чрезвычайно токсичны для человека и теплокровных животных. Средняя смертельная доза для человека - 50-60 мг, по некоторым данным - 0,7-3,5 мг/кг массы. Смертельная доза для крупного рогатого скота 0,39-0,92 г, для овец - 0,04-0,10 г, для лошадей - 0,39 г, для собак - 0,03-0,04 г. Смертельная концентрация для крупного рогатого скота 103 мг/л. Очень токсичны для водных организмов. Токсическая концентрация синильной кислоты для форели 0,07 мг/л, для ушастого окуня 0,16 мг/л.
Цианид калия. Минимальная смертельная . доза для теплокровных животных при приеме внутрь 0,01 мг/кг массы. Токсические концентрации для водных организмов: для карася 0,04- 0,12 мг/л, для форели 0,07 мг/л через 74 ч. Смертельная концентрация для гольца 0,09 мг/л, для карася 0,1-0,3 мг/л.
В концентрации 15 мг/л снижает БПК5 разведенных сточных вод на 50 %.
Цианид натрия. Смертельная доза при приеме внутрь для человека 0,2 г. Минимальная смертельная доза для теплокровных животных при приеме внутрь 3,3 мг/кг массы. ЛКюо для форели через 124 ч 0,05 мг/л. Концентрация 0,3 мг/л токсична для гольяна, гольян гибнет через 1 ч при концентрации 0,4 мг/л.Снижает нитрификацию сточных вод в концентрации 2 мг/л.
Уротропин. Придает воде: запах в 1 балл в концентрации 1000 мг/л; привкус в 1 балл - в концентрации 60 мг/л, 2 балла - 130 мг/л. Пороговая концентрация по влиянию на санитарный режим водоемов - 0,3 мг/л, по влиянию на теплокровных животных - 2 мг/л (доза 0,1 мг/кг массы). ПДК для водоёмов установлена 0,5 мг/л по санитарно-токсикологическому показателю вредности.
Этилендиамин. Придает воде: запах в 1 балл в концентрации 0,21 мг/л, 2 балла - 0,85 мг/л; привкус в 1 балл - в концентрации 0,846 мг/л, 2 балла - 2,5 мг/л. Пороговая концентрация по влиянию на санитарный режим водоемов - более 0,21 мг/л. Для пескарей летальная концентрация 30-60 мг/л; рыбы переносили 30 мг/л, но погибли при 60 мг/л; для водорослей Сценедесмус токсична концентрация 20 мг/л, для дафний летальная концентрация 8 мг/л, а на кишечную палочку губительное действие оказывает лишь 200 мг/л. ПДК для водоёмов рыбохозяйственного назначения установлена 0,001 мг/л.