Источники, виды и последствия антропогенного загрязнения природных вод

 

Источники антропогенного загрязнения природных вод:

1. Сточные воды промышленных предприятий.

2. Сточные воды коммунального хозяйства городов и других населенных пунктов.

3. Стоки систем орошения, поверхностные стоки с полей и других сельскохозяйственных объектов.

4. Атмосферные загрязнители (ливневые стоки, талые воды). Неорганизованный сток осадков – смыв техногенных загрязнителей в водоемы.

5. Прибрежные города (составляющие 60 % всех крупных городов) производят загрязнение выбросами от двигателей водных транспортных средств, нефтью и нефтепродуктами от промывки танкеров забортной водой и добычи нефти на континентальном шельфе (что составляет 1/3 мировой добычи нефти).

Виды загрязнителей воды:

1. Химические загрязнители: кислоты, щелочи, металлы, соли, ПАВ, нефть и нефтепродукты и др.

2. Биологические загрязнители: бактерии, вирусы, другие болезнетворные организмы, некоторые водоросли, фекалии, отходы жизнедеятельности человека.

3. Физические загрязнители: цвет, запах, тепло, твердые взвешенные частицы, песок, ил, шлам, радиоактивное излучение и др.

Ориентировочные количества загрязнителей океана и континентальных вод представлены в таблице (табл. 10).

Воздействие загрязнения на основные параметры водных систем:

1. Понижение содержания растворенного кислорода («мертвая» вода с содержанием О₂ не обеспечивающим жизнедеятельность организмов). Международная норма содержания О₂ – ≥ 5´10^–4 %.

2. Понижение или повышение содержания питательных веществ в воде – приводит к нарушению естественных процессов в водной экосистеме. Повышение – при загрязнении соединениями азота и фосфора ведет к перерождению флоры и фауны, гниению и цветению воды, вторичному биологическому загрязнению – эвтрофикации водоемов.

3. Повышение количества твердых взвешенных частиц ведет к понижению прозрачности воды, затруднению фотосинтеза, нарушению дыхания у жаберных, нарушениям жизнедеятельности придонной флоры и фауны.

4. Нарушение температурного режима водоема (тепловое загрязнение) ведет к перерождению флоры и фауны, появлению новых, нехарактерных организмов, к затруднениям снабжения кислородом. Норма повышения температуры за счет теплового загрязнения в летнее время составляет не более 3 °С.

Таблица 10

Количества массовых загрязнителей океана и континентальных вод планеты

Группа веществ

Млн. т/год

1. Затонувшие суда, плавающий и погружной мусор 2. Взвешенные вещества техногенного происхождения 3. Растворенные неорганические вещества В том числе: - минеральные удобрения - соли тяжелых металлов 4. Синтетические органические вещества В том числе: - моющие средства, СПАВ - фенолы и другие циклические углеводороды - пестициды 5. Биогенная органика 6. Нефтепродукты 7. Аэрогенные выпадения техногенной природы

 

5. Повышение содержания биологически активных веществ влияет на биологический круговорот.

6. Ионы тяжелых металлов (Hg, Cd, Pb и др.) оказывают свое токсичное действие на живые организмы, как непосредственно обитающие в водной среде, так и на питающихся ими.

Последствия загрязнения водных систем:

- нарушение (разрушение) этих систем;

- непригодность воды для обитания организмов;

- непригодность воды для использования человеком.

Требования к питьевой воде:

- эпидемиологическая безопасность (не должна содержать возбудителей заболеваний);

- химическая безвредность (отсутствие химических веществ, наносящих вред здоровью);

- благоприятные органолептические свойства (отсутствие посторонних вкуса, запаха, цвета, пр.)

ПДК примеси в питьевой воде (табл. 11) – максимальная концентрация примеси в воде, которая полностью исключает вредное воздействие на организм человека, не изменяя цвет, вкус и запах воды.

Приоритетный список химических веществ для контроля качества питьевой воды:

А. Солевой состав: уровень минерализации, жесткость общая, сульфаты, хлориды, щелочность – кальций, магний, натрий, калий.

В. Микроэлементы: F, B, Cu, нитриты, нитраты, Sr, Se,а также Al, Be.

C. тяжелые металлы: Hg, Pb, Cd, As, Fe, Cr, V, Zn, U, а также Ba, Ni, Mn.

D. Органические вещества: ПАВ, нефтепродукты, бензапирен, фенол, Σ хлорорганических соединений, Σ нитросоединений, Σ фосфорорганических соединений, гуминовые вещества, ХПК, БПК, Σ C_nH_m, растворенный кислород.

Таблица 11

ПДК некоторых примесей в питьевой воде, мг/л

Вещество	ПДК
Сульфат – ионы Фосфат – ионы Фторид – ионы Железо Свинец Кадмий Ртуть Бензапирен	3,5 1,5 0,3 0,03 0,001 5х10-4 5х10-6

Уровень минерализации – общее содержание в воде минеральных солей.

Жесткость – суммарное содержание растворимых солей щелочноземельных металлов.

Жесткость общая – Σ Ca, Mg

Гуминовые вещества – простые органические соединения, образующиеся при разложении органического материала.

ХПК – количество O₂, необходимое для полного окисления органических веществ химическим путем.

БПК – количество O₂, необходимое для разложения в воде органических веществ, разлагаемых биологическим путем (бактериями).

 

Загрязнение вод России

 

Если для атмосферы основное внимание обращается на глобальные характеристики, для природных вод наибольший интерес представляют региональные, бассейновые особенности.

По существующей санитарной классификации, сточные воды разделяют на:

- нормативно чистые (не проходят очистки);

- нормативно очищенные;

- загрязненные.

В РФ на 1 человека образуется в 1,5 раза больше хозяйственных стоков, чем в мире в среднем.

Вклад различных отраслей промышленности в загрязнение вод:

- электроэнергетика – 21,1 %;

- химическая – 18,1 %;

- деревообработка – 17,8 %;

- черная металлургия – 9,9 %;

- машиностроение – 8 %;

- угольная – 6,4 %;

- цветная металлургия – 5,5 %;

- атомная – 3,7 %;

- нефтепереработка – 2,7 %;

- легкая – 1,7 %;

- стройматериалы – 1,6 %;

- пищевая – 1,4 %;

- нефтедобыча – 0,16 %.

Объем нормативно очищенных стоков составляет всего 10 % от всех вод, требующих очистки что является следствием низкой эффективности работы очистных сооружений.

Качество воды в большинстве водных объектов России не отвечает нормативным требованиям. Учет сброса сточных вод и система их оценки не упорядочены. Так, коллекторно-дренажные воды с орошаемых земель условно относятся к нормативно-чистым, хотя они загрязнены ядохимикатами, соединениями азота и фосфора и требуют разбавления в 10–50 раз для достижения нормального качества.

Состояние водных источников и систем централизованного водоснабжения РФ не может гарантировать требуемого качества питьевой воды. По состоянию на 1998 г:

- 75,3 % исследованных проб нестандартны по вкусовым качествам;

- 20,4 % исследованных проб не отвечают гигиеническим нормам по химическому составу;

- 1,2 % исследованных проб не отвечают гигиеническим микробиологическим нормам.

В целом почти половина жителей РФ потребляет недоброкачественную воду.

Загрязнение вод по бассейнам:

Географическая особенность загрязнения рек РФ состоит в том, что основные промышленные районы приурочены к верховьям водосборных бассейнов. Таковы – Центр, бассейн р. Камы, Среднее Поволжье, Урал, Кузбасс, верхнее течение р.р. Оби, Енисея, Ангары. Поэтому главные реки России – Волга, Дон, Урал, Обь, Енисей, Лена, Печора в той или иной мере загрязнены на всем протяжении и оцениваются как загрязненные, а их крупные притоки – Ока, Кама, Томь, Иртыш, Тобол, Тура – сильно загрязненные.

Очень серьезны экологические проблемы в бассейне р. Волги:

- сток р. Волги составляет 5 % стока рек РФ;

- водозабор р. Волги составляет 30 км³/год (третья часть водозабора РФ);

- стоки в р. Волгу составляют 19 км³/год (39 % стоков РФ);

- 2/3 вредных веществ промышленных предприятий не задерживаются очистными сооружениями;

- для разбавления 19 км³/год стоков требуется около 1000 км³ чистой воды, а среднегодовой сток Волги составляет всего 254 км³.

Для разбавления же до нормы суммы стоков, льющихся во все водоемы РФ необходим практически весь годовой сток рек РФ.

 

Загрязнение морей

 

Мировому океану в условиях современной цивилизации отведена роль гигантской мусорной свалки.

В составе речного стока и атмосферных осадков в океан попадает 100 млн. т. тяжелых металлов в год. 70 % загрязнений морей связано с наземными источниками:

- промышленные стоки;

- мусор;

- химикаты;

- пластмассы;

- радиоактивные отходы.

К числу наиболее опасных загрязнений морей и океана относится нефть и нефтепродукты (общее загрязнение нефтью составляет – 6 млн. т./год).

Источники загрязнения нефтью:

- материковый сток;

- судоходство (аварии танкеров, промывка);

- нефтедобыча на шельфе;

- война в Персидском заливе (умышленный сброс нефти, количеством в 10 раз больше, чем при аварии танкера 1989 г у берегов Аляски – 50 тыс. т).

Существующие методы очистки воды от нефтяной пленки (по оценкам экспертов нефтью загрязнена 1/5 акватории мирового океана) малоэффективны или экологически «нечисты» (химические методы эмульгирования нефти). После аварии танкера в 1989 г у берегов Аляски был проделан эксперимент: после механического сбора нефти часть побережья была обработана химическими реактивами – эмульгаторами, а часть оставлена без обработки. Растительность и животный мир быстрее восстановились на той части побережья, где обработка была не проведена. В этом находит отражение 3^-й закон Коммонера – «природа знает лучше» – если, конечно, существующий потенциал самовосстановления не подорван полностью.

Все внутренние и окраинные моря РФ испытывают интенсивную антропогенную нагрузку. Концентрация нефтепродуктов и фенолов на Севере и востоке Каспия составляют 4–6 ПДК, а у берегов Азербайджана – 10–16 ПДК. Средиземное, Северное, Балтийское моря также загрязнены нефтепродуктами.

Степень загрязнения морской воды принято характеризовать классом качества от 1 до 7 (от «очень чистая» до «чрезвычайно загрязненная»). Морские воды Черноморского побережья от Анапы до Сочи соответствуют 4 классу («загрязненные») и 3 классу («умеренно загрязненные»).

Воды восточной части Финского залива Балтийского моря характеризуются как «грязные» (5 класс) и «очень грязные» (6 класс).

Лекция 9