Загрязнение водоёмов тяжёлыми металлами

Загрязнение водоёмов тяжёлыми металлами 

В течение как минимум двух тысячелетий качество воды постоянно ухудшается и достигает таких уровней загрязнения, когда использование воды в разных целях сильно ограничено или вода может быть вредна для человека. Это ухудшение связано с социально-экономическим развитием в пределах бассейна реки, но атмосферный перенос загрязнителей на далекие расстояния теперь изменил эту картину: даже удаленные районы могут быть подвергнуты непрямому загрязнению.

Средневековые отчеты и жалобы о неправильном удалении продуктов жизнедеятельности, грязи и зловонии в реках, протекающих в перенаселенных городах, и других сходных проблемах были ранним проявлением городского загрязнения вод. В первый раз четкая причинная связь между плохим качеством воды и воздействиями на здоровье человека была установлена в 1954 г., когда Джон Сноу проследил, что вспышка эпидемии холеры в Лондоне имеет отношение к определенному источнику питьевой воды].

С середины двадцатого столетия и происходя одновременно с ускорением промышленного роста, различные типы проблем загрязнения вод претерпели быструю смену стадий.

В настоящее время в мире осталось немного рек, которые не были бы загрязнены продуктами жизнедеятельности человека. Со сточными водами в реки попадают удобрения и пестициды с сельскохозяйственных земель. А также в них попадают воды из канализации и дренажных канав. Некоторые заводы сливают в реки и озера потоки грязной воды. Загрязнение вод рек и озер нитратными удобрениями растет на планете практически каждую неделю. К сожалению, даже в том случае, если запретить использовать нитратные удобрения уже завтра, ситуация будет ухудшаться. Нитраты медленно, уже в течение многих лет, просачиваются через землю в русла рек или озер. Грязные сточные воды и удобрения попадают в озера и водохранилища и вызывают стремительный рост тины — водорослей, которые душат речную фауну и флору.

Резюмируя ситуацию, можно сказать следующее:

1. проблемы из прошлого (патогены, кислородный баланс, эутрофикация, тяжелые металлы) осознаны, исследованы, определены необходимые меры по предотвращению и в большей или меньшей степени применяются;
2. сегодняшние проблемы имеют другую природу - с одной стороны, традиционные точечные и более обширные источники загрязнения (нитраты) и повсеместные проблемы загрязнения (синтетическая органика) и, с другой стороны, проблемы "третьего поколения", связанные с глобальными циклами (кислотные дожди, изменение климата).

В прошлом загрязнение вод в развивающихся странах происходило в основном от сбрасывания необработанных сточных вод. Теперь эти проблемы более сложны в результате производства опасных отходов производства и быстро возрастающего применения пестицидов в сельском хозяйстве. В действительности, загрязнение вод сегодня в некоторых развивающихся странах, как минимум развивающих новую промышленность, представляет более серьезную проблему, чем в развитых странах. К несчастью, развивающиеся страны в целом сильно отстают в контролировании своих основных источников загрязнения. Как одно из последствий, состояние окружающей среды в развивающихся странах постоянно ухудшается.

Существует огромное количество микробных агентов, элементов и химических соединений, вызывающих загрязнение вод. Они могут быть разделены на следующие категории: микроорганизмы, органические соединения, способные разрушаться биологическим путем, взвешенные частицы, нитраты, соли, тяжелые металлы, удобрения и органические микрозагрязнители.

Микроорганизмы - обычное явление в пресноводных водоемах, особенно загрязненных необработанными бытовыми сточными водами. Эти микроорганизмы включают патогенные бактерии, вирусы, гельминты, простейшие и несколько более сложных многоклеточных организмов, которые могут вызывать желудочно-кишечные расстройства. Другие организмы по природе более зависят от стечения обстоятельств, заражая восприимчивых индивидуумов при контакте их организма с водой или вдыхания капель некачественной воды в аэрозолях различного происхождения.

Органические вещества либо природного (аллохтонный наземный детрит или автохтонный дебрис водных растений), либо антропогенного происхождения (бытовые, сельскохозяйственные и некоторые промышленные отходы) разлагаются аэробными микроорганизмами в русле реки. Вследствие этого вниз по течению реки от мест выброса сточных вод наблюдается снижение уровня кислорода, ухудшающее качество воды и жизнь водной биоты, особенно высококачественной рыбы.

Взвешенные частицы - один из основных компонентов органического и неорганического загрязнения. Большинство токсичных тяжелых металлов, органических загрязнителей, патогенов и питательных веществ, таких как фосфор, обнаружено во взвешенных частицах. Взвешенные частицы появляются вследствие урбанизации и строительства дорог, уничтожения лесов, раскопок и добычи полезных ископаемых, дноуглубительных работ в реках, природных причин, связанных с материковой эрозией или природными катастрофами.

Концентрация нитратов (рассчитанная по азоту) в незагрязненных поверхностных водах варьирует от <0,1 до 1 мг/л, таким образом, уровни нитратов выше 1 мг/л указывают на такие антропогенные воздействия, как сброс коммунальных стоков и смыв городских и сельскохозяйственных осадков. Высокие концентрации нитратов в питьевой воде могут привести к острым отравлениям грудных детей во время первых месяцев их жизни, или вызвать у пожилых явление, называемое метагемоглобинемией.

Засоление вод может быть вызвано такими природными условиями, как геохимическое взаимодействие вод с засоленными почвами, или антропогенной деятельностью, включая сельское хозяйство с орошением, интрузией морской воды вследствие избыточного отсасывания грунтовых вод на островах и в прибрежных зонах, удаления промышленных отходов и солевых растворов после нефтяного промысла, уничтожения льда на дорогах, известкования щелочными растворами и утечки сточных вод.

Тяжелые металлы - свинец, кадмий и ртуть - относятся к микрозагрязнителям и представляют собой особую проблему, так как они играют особую роль в отношении здоровья людей и окружающей среды из-за их персистентности, высокой токсичности и биоаккумуляционных свойств.

Благодаря такому постоянно развивающемуся, агрессивному и многогранному сценарию загрязнения, проблема качества водных ресурсов стала острой, особенно в более урбанизированных зонах развивающихся стран. Поддержанию качества воды на должном уровне препятствуют два фактора: провал попыток ввести принудительные меры по борьбе с основными источниками загрязнения, особенно производственными, и несоответствие санитарных систем и уборки и удаления мусора современным стандартам.

Болезни, возникающие от попадания в пищеварительный тракт патогенов из зараженной воды, оказывают огромное воздействие на здоровье везде в мире. "По оценкам, 80% всех заболеваний и более трети смертельных случаев в развивающихся странах вызваны употреблением зараженной воды, а в среднем не менее одной десятой части продуктивного времени каждого человека отдается заболеваниям, связанным с водой". Заболевания, развитие которых связано с водой, составляют крупнейшую отдельную категорию заболеваний, которые вносят большой вклад в младенческую смертность в развивающихся странах. Эта категория-вторая после туберкулеза, вызывающего гибель взрослых (миллион смертельных случаев в год) [3, c.98].

Проблемы со здоровьем, связанные с химическими веществами, растворенными в воде, возникают непосредственно из свойств этих веществ вызывать неблагоприятные последствия при длительном воздействии; особого отношения заслуживают загрязнители, обладающие кумулятивными токсичными свойствами - тяжелые металлы и некоторые органические микрозагрязнители, канцерогенные вещества и вещества, которые могут вызывать неблагоприятные репродуктивные последствия и влиять на развитие. Другие растворенные в воде вещества являются необходимыми ингредиентами рациона потребления и, несмотря на это, нейтральны по отношению к нуждам человека.

Загрязнение окружающей среды оказывает множественные воздействия на качество пресной воды, что имеет длительные последствия. Среди главных причин ухудшения качества воды в местных, государственных и глобальных масштабах - промышленное развитие, появление интенсивных технологий сельского хозяйства, экспоненциальный рост населения, а также производство и использование десятков тысяч синтетических химических веществ. Основная проблема загрязнения воды связана с реальным или планируемым водопользованием.

Экономические последствия загрязнения воды могут быть достаточно серьезными вследствие вредных воздействий на здоровье человека или на окружающую среду. Ухудшение здоровья часто снижает эффективность труда человека, а разрушение окружающей среды уменьшает продуктивность водных ресурсов, непосредственно используемых людьми.

Рациональное использование водных ресурсов в настоящее время представляет собой крайне насущную проблему. Это прежде всего охрана водных пространств от загрязнения, а так как промышленные стоки занимают первое место по объёму и ущербу, который они наносят, то именно в первую очередь необходимо решать проблему сброса их в реки. В частности, следует ограничить сбросов в водоёмы, а также усовершенствование технологий производства, очистки и утилизации. Также важным аспектом является взимание платы за сброс сточных вод и загрязняющих веществ и перечисление взимаемых средств на разработку новых безотходных технологий и сооружений по очистке. Необходимо снижать размер платы за загрязнения окружающей среды предприятиям с минимальными выбросами и сбросами, что в дальнейшем будет служить приоритетом для поддержания минимума сброса или его уменьшения. По всей видимости, пути решения проблемы загрязнения водных ресурсов в России лежат прежде всего в области разработки развитой законодательной базы, которая позволила бы реально защитить окружающую среду от вредного антропогенного воздействия, а также изыскании путей реализации этих законов на практике (что, в условиях российских реалий, наверняка столкнется с существенными трудностями).