15 грудня 1972 р. Генеральна Асамблея ООН проголосила 5 червня Всесвітнім днем навколишнього середовища. Саме в цей день у Стокгольмі відкрилася Конференція ООН, присвячена екологічним питанням, за результатами якої було розроблено Програму ООН з довкілля (ЮНЕП), спрямовану на вирішення найгостріших проблем сучасної екологічної кризи. Мета заходу – привернути увагу суспільства до питань збереження, покращення довкілля. З 1973 р. Всесвітній день навколишнього середовища є однією з найважливіших подій екологічного календаря та щороку відзначається в більш ніж 100 країнах світу.
Дана виставка ЦДНТА України присвячена проблемам охорони водних ресурсів, розробкам заходів щодо захисту поверхневих та підземних вод, що знайшли відображення у звітах про науково-дослідні роботи «Всесоюзного науково-дослідного інституту з охорони вод, ВНДІВО Міністерства меліорації і водного господарства СРСР, м. Харків» (фонд Р-213. К. 3-71).
У 1971 р. на базі Харківських науково-дослідних лабораторій Всесоюзного науково-дослідного інституту гідротехніки і меліорації ім. О. М. Костякова було створено Всесоюзний науково-дослідний інститут з охорони вод (ВНДІВО) (тепер – Український науково-дослідний інститут екологічних проблем).
Інститут займається науковим забезпеченням державної політики в галузі охорони довкілля, використання природних ресурсів, екологічної безпеки, а також виконанням екологічних міжнародних зобов’язань України. Основними напрямами наукової діяльності інституту є комплексне вивчення поверхневих та підземних вод, засобів захисту їх від забруднення та методів раціонального використання в народному господарстві з виконанням досліджень в області гідробіології, гідрохімії, фізико-хімії, гідрогеології, гідротехніки, санітарної техніки та пов’язаних з ними технічних наук з метою рішення водогосподарських завдань водоспоживання, що забезпечує раціональне використання водних ресурсів та захист їх від забруднення.
Установа розроблює екологічно безпечні технології та системи водовідведення; системи та методи керування промисловими відходами; здійснює наукове забезпечення розвитку мереж природних територій, що підлягають особливій охороні тощо.
У ЦДНТА України зберігаються звіти про науково-дослідні роботи з проблем:
Розділ 1. Заходи щодо очищення стічних вод
промислових підприємств
Одним з основних напрямів діяльності інституту були дослідження питання очищення промислових стічних вод металургійної, енергетичної, хімічної тощо галузей промисловості. У 1960-х рр. були розроблені методи двостадійного хімічного і біологічного очищення промстоків, методи підготовки стічних вод для повторного використання.
У ЦДНТА України зберігається звіт про науково-дослідну роботу на тему: «Розробка методів очищення та використання в обороті стічних вод газоочищення виробництва марганцевих феросплавів у закритих електропечах» (док. 1-4).
Виплавка феросплавів в металургійних печах супроводжується виділенням значної кількості газу та пилу, що, окрім забруднення повітря, призводить до значних матеріальних витрат. Запровадження закритих феросплавних електропечей, обладнаних газоочисними установками, дозволяє завадити забрудненню повітря та утилізувати газ та пил. У промисловості широкого застосування отримали вологі газоочисні установки, в яких очищення здійснюється шляхом промивання газу водою. При цьому з газу у воду потрапляють нерозчинні та розчинні сполуки. Нерозчинні у вигляді шламу осаджуються у спеціальних відстійниках. Після освітлення та очищення стічна вода у випадку прямоточної системи водопостачання знешкоджується та скидається у водойми, а при оборотній схемі направляється на газоочисні апарати для повторного використання. Стічні води газоочищення, окрім інших забруднень, містять високотоксичні сполуки, наприклад, ціаніди. Відомі випадки, коли стічні води газоочищення після потрапляння у водойми значно порушували біохімічні процеси у воді та призводили до масової загибелі риби.
Метою даного дослідження ВНДІВО була розробка даних для проєктування та експлуатації оборотних систем водопостачання газоочищення закритих електропечей. Було встановлено, що стічні води газоочищення металургійних печей, що виплавляють марганцеві сплави, мають лужний характер, велику концентрацію зважених речовин та можуть давати карбонатні відкладення на конструктивних елементах системи, що значно ускладнює їх експлуатацію. Експериментально було доведено, що ефективним методом запобігання карбонатних відкладень є обробка оборотної води вапном. Для здійснення такої обробки були сконструйовані відповідні апарати. Установка для очищення газу з оборотною системою водопостачання визнана винаходом, на який було видано авторське свідоцтво її розробникам. Випробування потребували дослідження на потужних електропечах, тож Всесоюзний науково-дослідний інститут електротермічного обладнання для проведення дослідів на різних сплавах розробив проєкт дослідної феросплавної печі, спеціально для цього побудованої на заводі у м. Істра (Московська обл.)
У 1969 р. ВНДІВО розроблював тему «Дослідження умов біологічного очищення стічних вод виробництв органічних барвників, що містять сполуки сірки, з метою охорони водойм». Серед великого різноманіття забруднених промислових стічних вод помітне місце займають стічні води, що містять окрім органічних домішок неокислені мінеральні сполуки сірки. Вони утворюються в процесі виробництва органічних барвників, синтетичного каучуку, штучного волокна, сульфітної целюлози, нафтопереробної промисловості тощо. Сірковмісні стічні води при потраплянні у водойми завдають їм значної шкоди. Для знешкодження стоків такого складу та властивостей найбільш прийнятним є біохімічний метод, заснований на властивостях мікроорганізмів засвоювати в процесі своєї життєдіяльності як органічні, так і неокислені мінеральні сполуки сірки.
Завданням даного дослідження було вивчення умов біохімічного очищення сірковмісних стічних вод. Було розроблено двостадійний метод очищення стічних вод: хімічного передочищення та біологічного очищення, що є найбільш ефективним для пошкодження органічних забрудників. Після очищення даним методом стічні води можуть скидатися у водойми, не порушуючи їх санітарного стану (док. 5).
У 1981 р. було розроблено тему «Розробка водоохоронних заходів з покращення якості стічних вод Азовської судноверфі». Основною метою роботи була розробка технічних рішень зі знешкодження стічних вод Азовської судноверфі. Вирішувалися два завдання: розробка системи очищення та розробка методів контролю якості очисних вод перед поданням їх на міські очисні споруди. Впровадження роботи на Азовській судноверфі дозволило виключити потрапляння високотоксичних компонентів – важких металів – на міські очисні споруди та дозволило повторно використовувати ці води у виробництві.
Було проведено лабораторні дослідження процесу очищення стічних вод та виявлено ступені впливу очищених вод на мікробне населення активного мулу. У Воді відбирали проби для хімічного аналізу для визначення хрому, заліза, кадмію, нікелю, цинку, покажчик pH тощо (док. 6).
В процесі науково-дослідної роботи зі знешкодження стічних вод від іонів важких металів було розроблено конструкцію електрокоагулятора, що давав можливість отримувати більш щільний осад, який швидко осаджується (док 7).
Проводилися дослідження методів біотестування стічних вод із застосуванням гідробіонтів (організми, що живуть у воді) в якості тест-організмів. Пристрої здійснювали реєстрацію положення стулок раковин молюсків на чуттєвість до токсичних речовин. Досліди проводилися на молюсках родини уніонідів (перловиці та беззубки), як найбільш розповсюджених представниках у водних об’єктах Європейської частини СРСР. Спостереження велися одночасно за декількома молюсками протягом декількох місяців та у різні часи доби. Після введення токсичної речовини проводилися спостереження за динамікою сигнальних ламп, що вказували на моменти закриття стулок кожним молюском. Дослідження показали, що при поданні реальної стічної води Азовської судноверфі, що містить важкі метали в концентрації хрому 80 мг/л, цинку 80 мг/л, нікелю 10 мг/л, міді 8 мг/л, кадмію 2 мг/л, при її розведенні у 10 разів здійснюється чітка реакція закриття стулок раковин більшості молюсків через 15-18 хв після введення цієї води. Ці результати дали основу для створення біологічного сигналізатора якості роботи очисного обладнання, так як розведення стічної води у 10 разів відповідає ступеню очищення на 90% (док. 11)
Розділ 2. Оптимізація меліоративних заходів
Науково-дослідні роботи по темі «Прогнозування сольового режиму ґрунтів на проєктованій Павлоградській зрошувальної системи Дніпропетровської області» здійснювалися з 1 травня до грудня 1971 р. Метою дослідження було складання прогнозного розрахунку сольового режиму ґрунтів для обґрунтування меліоративних заходів при розробці техно-робочого проєкту Павлоградської зрошувальної системи площею 1,2 тис. га та техніко-економічного обґрунтування її розширення на площі 10 тис. га. Необхідність таких досліджень викликана можливістю появи негативних процесів – вторинне засолення, осолонцювання, погіршення гідромеліоративного стану зрошуваних земель. Своєчасне усунення цих процесів дає можливість застосувати відповідні інженерно-меліоративні заходи, ефективність яких залежить від правильного та всебічного знання процесів, що відбуваються у зоні аерації та ґрунтових вод під впливом зрошення. Павлоградська зрошувальна система передбачає зволоження земель за рахунок паводкових вод р. Вовча, що має підвищену мінералізацію. Для забезпечення високих врожаїв та запобігання небезпечного накопичення солей у ґрунті необхідно передбачити відповідний поливний режим. Однак збільшення зрошувальних норм може привести к різкому підйому ґрунтових вод та заболочуванню, тому було необхідно провести дренажні заходи. Для прогнозування сольового режиму були покладені методи академіка С. Ф. Авер’янова – застосування теорії конвективної дифузії для вивчення динаміки сольових процесів та отримане Л. М. Рексом рішення рівняння конвективної дифузії за умови нерівномірного розподілу солей у ґрунтах.
Розділ 3. Комплексні заходи захисту поверхневих та підземних вод від забруднення стоків населених міст на прикладі м. Харків
У ЦДНТА України зберігаються звіти про науково-дослідні роботи, що здійснювалися у 1970-х рр. щодо запобігання забруднення поверхневих та підземних вод стоками населених міст. Наприклад, звіт про НДР «Розробити наукові засади та заходи з запобігання забруднення водойм та водотоків поверхневим стоком з території населених міст на прикладі низки міст Європейської частини СРСР». Розділ «Розробка та аналіз можливих рішень зі схеми збору, відведення та акумулювання поверхневого стоку з території м. Харкова» (док. 19-24).
Харків – один з найбільших промислових, культурних, науково-дослідних центрів в Україні. Населення Харкова невпинно збільшується, наприклад, у 1959 р. чисельність його населення складала 953 тис. мешканців, у 1970 – 1 млн 223 тис., а у 2022 р. – 1 млн 421 тис. Територію Харкова перетинають три ріки: Харків, Лопань та Уди, які є маловодними та мають невеликі властивості самоочищення, тому завдання захисту річок від забруднення поверхневим стоком з міської території є дуже актуальним.
Перший проєкт каналізації Харкова було складено у 1908 р. У 1911 р. було розроблено більш повний проєкт, за яким передбачалося влаштування двох незалежних мереж водостічного каналів: одна мережа призначалася для відведення господарсько-фекальних та промислових стічних вод, а інша – для відведення атмосферних вод. Обидва проєкти були реалізовані лише в незначних обсягах. У 1918 р. Управлінням каналізації було складено проєкт дощової каналізації для території міста у межах 1896 р., який також був не повністю втілений у життя – були лише побудовані водостоки для тих районів, що найбільше страждали від затоплення атмосферними опадами.
У подальшому будівництво дощової каналізації здійснювалося лише як супутній захід при благоустрою вулиць, прокладанні трамвайних шляхів тощо. З 1923 до 1933 рр. Управлінням каналізації були розроблені локальні проєкти дощової каналізації, найбільш важливі з них були реалізовані. У цей період були побудовані водостоки по вул. Карла Лібкнехта (тепер вул. Сумська), Плеханівській, проспекту Гагаріна та майданам Дзержинського (тепер Конституції), Тєвєлєва (тепер Героїв Небесної Сотні), Рози Люксембург (тепер Павлівський). У той же час були побудовані водостоки по Московському проспекту (тепер Героїв Харкова), вул. Кірова (тепер Молочна), Котлова тощо. Ріст міста та промисловості у 1940-х рр. обумовили розвиток міського електричного та автомобільного транспорту, що в свою чергу, змусило вирішувати питання благоустрою міста взагалі та будівництво дощових стоків зокрема. У 1940 р. Архітектурно-планувальним управлянням міста було розроблено проєкт дощової каналізації, що відповідала санітарним та комунальним потребам великого промислового міста. Проте Друга світова війна завадила реалізації даного проєкту.
У післявоєнний період відновлення міста та промисловості велися роботи з благоустрою, розширювалася мережа водостоків. Проте проєктування та будівництво дощової каналізації здійснювалося різними відомствами та організаціями, без централізованого керівництва та генерального плану. Багато районів не були каналізовані. У 1956 р. Рада Міністрів СРСР зобов’язала Міністерство комунального господарства УРСР скласти комплексний проєкт водопостачання, обводнення, регулювання харківських річок, господарсько-фекальної та дощової каналізації м. Харкова.
У 1957 р. «Укрдіпрокомунбуд» розробив генеральну схему дощової каналізації м. Харкова. На той час протяжність вулиць складала 1163 км, загальна кількість водостоків міста складала 137 шт та була абсолютно недостатньою для своєчасного відведення води з території міста. У віддалених від центра районах будувалися зазвичай відкриті водостічні канали, тому більше ніж 90% усіх існуючих закритих дощових колекторів приходилися на центральну частину міста. Відсутність організованого відведення поверхневих вод з території міста було чинником ерозії ґрунту, утворенню твердого стоку, що забруднював водоприймачі, руйнації вуличних під’їздів, трамвайних шляхів тощо.
Генеральна схема зливової каналізації була складена у межах 1957 р. з використанням проєкту планування Харкова коректування 1956-1957 рр. Схемою передбачалося значне підвищення рівня благоустрою міста та будівництво водостоків у кількості, що забезпечувало своєчасне відведення поверхневих вод. В першу чергу передбачалося організувати відведення води з головних магістралей, вуличних проїздів, в районах промислових підприємств. Проєктуванням дощової каналізації після 1957 р. здійснювалося окремими організаціями: Харківпроект, Укрдіпрокомунбуд, Водоканалпроект тощо. У 1964 р. було розроблено доопрацьований генеральний план міста, що передбачав значну реконструкцію центральної частини міста, а також розвиток нового великого житлового масиву Салтівка.
Харківська мережа дощової каналізації відносилася до змішаного типу – у вигляді відкритих (канави) та закритих (труби, колектори) водостоків. Закрита мережа переважає в районах, що має багатоповерхову забудову та високий рівень благоустрою (Центральна частина, Павлове Поле, Салтівка). Відкрита частина водостоків існувала в окремих районах з індивідуальною забудовою.
У великих містах все більш складною є траншейне (відкрите) прокладання труб каналізації на глибині 4-6 м через збільшення числа підземних споруд, важких підземних умов, високих будівель. Перевагою стали щитові проходження закритим способом. Будівництво глибокозакладених тунельних колекторів дає можливість повністю розвантажити переповнені мережі каналізації та подати стічні води на очисні споруди. У великих містах, таких як Київ, Харків, Рига, Таллінн, Вільнюс більш розповсюдженим стало прокладення комунікацій з використанням щитового проходження. У 1975 р. було заплановано будівництво 120 км тунелів підземним способом на рік.
Головним обмеженням застосування колекторних тунелів господарсько-фекальної та виробничої каналізації Харкова для відведення частини стоку атмосферних опадів була виробнича потужність головної насосної станції та пропускна здатність очисних споруд (Головна Біостанція – Диканівські очисні споруди та Безлюдівська станція аерації). У 1966 р. сумарна пропускна здатність очисних каналізаційних станцій Харкова складала 350 тис м3 на добу, а на 1971 р. – 450 тис м3 на добу.
У 1973 р. інститутом ВНДІВО було розроблено звіт про науково-дослідну роботу на тему: «Розробити наукові засади та заходи із запобігання забруднення водойм та водотоків поверхневим стоком з території населених місць на прикладі м. Харкова».
У звіті викладені результати комплексних досліджень, проведених протягом 1972-1973 рр. Наводиться детальна якісна характеристика стоків дощових, талих вод з низки типових для міської території водозбірних басейнів Харкова, надається аналіз залежності концентрацій та виносу домішок від кількісних параметрів опадів і стоку, особливостей міської забудови, рельєфу тощо. В результаті збільшення концентрації населення, промисловості та, особливо, автотранспорту, склад домішок у поверхневому стоці зростає. Значним є негативний вплив на невеликі водойми та водотоки, що розташовані в межах великих агломерацій населених міст. Метою роботи було розробити комплекс заходів із запобігання забруднення водних об’єктів поверхневим стоком з міської території (на прикладі м. Харкова). Основні завдання включали вивчення якісної та кількісної характеристик поверхневого стоку з міської території, оцінку впливу цієї категорії стічних вод на водні об’єкти, розробки заходів щодо захисту річок Харкова. Було проведено натурні дослідження з встановлення якісної характеристики найбільш типових для Харкова водозбірних басейнів. Були встановлені розроблені ВНДІВО автоматичні пристрої для взяття проб. Після кожного дощу відібрані проби аналізувалися та проводилося розшифрування синхронних записів на стрічці, що включали зростання шару опадів та зміну напору на водозливі.
В результаті обробки інформації встановлювалися тривалість дощу, розмір шару опадів, інтенсивність дощу, час поверхневої концентрації стоку, витрати дощових вод та гідрограф стоку тощо. Виявлення складу дощових та снігових вод проводилося з метою оцінювання впливу різних факторів на формування складу поверхневого стоку, основним джерелом розчинених речовин у газоподібні та аерозольні атмосферні забруднення.
Працівниками інституту було розроблено комбіновану систему захисту річок Харкова від забруднення поверхневим стоком. Схемою передбачено влаштування акумулюючої ємності у північній частині міста в Олексіївскій балці з відстоюванням цього поверхневого стоку та скиданням у р. Лопань. В акумулюючі ємності також приймалися поверхневі стоки з території залізничної станції. Тут пропонувалося використовувати мережу існуючих дощових каналізацій для зменшення витрат на будівництво водоохоронних систем. Поверхневий стік водозбірних басейнів, тяжіючих до р. Уди, приймається в акумулюючі ємності, розташовані на ділянках гирла водостоків лівого та правого берегів р. Уди.
Поверхневий стік води, що збирається, подається на спеціальні очисні споруди. До складу споруд входить акумулююча ємність, що обладнана пристроями для збирання сміття, нафтопродуктів та видалення осаду, проходить виділення основної маси (95-97%) зважених речовин та нафтопродуктів. Доочищення стоку здійснюється на піщаних фільтрах. Стік, що пройшов очищення фільтрами перед скиданням в річку піддається хлоруванню, дозою 7 г/м3 стоку.
За словами видатного вченого Володимира Вернадського: «Людство, як жива речовина, нерозривно зв’язане з матеріально-енергетичними процесами певної геологічної оболонки Землі – з її біосферою. Воно не може бути від неї незалежним ні на одну хвилину». З постійним ростом кількості населення та значним зростанням виробництва збільшується негативний вплив людини на оточуюче середовище. Тому необхідно раціонально використовувати природні ресурси, проводити науково-обґрунтовану екологічну політику.
Відповідальний виконавець:
Начальниця відділу
використання інформації документів Ганна Голубкіна