Загрязнение природных вод

В мировом масштабе основными загрязнителями поверхностных вод суши являются нефть и нефтепродукты, которые поступают в результате естественных выходов нефти в районах залегания, при нефтедобыче, транспортировке, переработке и использовании в качестве топлива и промышленного сырья.

Из продуктов промышленного производства основное! место по своему отрицательному воздействию на водную среду занимаютдетергенты — синтетические моющие средства. Их все больше применяют в промышленности, на транспорте, в коммунально-бытовом хозяйстве. Значительный вред водной среде и гидробионтам (совокупности организмов, населяющих все водоемы земного шара) причиняет загрязнение свинцом и его соединениями.

Расширенное производство и использование пестицидов обусловливает сильное загрязнение водных объектов этими соединениями.

Загрязнение водной среды происходит стекающей с поверхности обработанных сельскохозяйственных земель загрязненной водой, при сбросе в водоемы отходов предприятий-изготовителей, в результате потерь при транспортировке и хранении пестицидов. Наряду с пестицидами сельскохозяйственные стоки содержат значительные количества веществ, внесенных на поля с удобрениями (азота, фосфора, калия).

Считается, что в водоемы поступает свыше 500 тыс. различных веществ. Тяжелые металлы (свинец, ртуть, цинк, медь, кадмий) активно накапливаются в донных отложениях, рыбе, водорослях. Известны случаи массовых отравлений людей ртутью, которая попала в их организм с рыбой, а также отравления кадмием, когда для бытовых целей использовали загрязненные воды.

Большую опасность представляют загрязнения вод радиоактивными веществами.

Воды подвергаются также термическому загрязнению.Так, когда электростанции используют воду для конденсации отработанного пара и возвращают ее в водоем подогретой на 10—50 °С, уменьшается содержание растворенного в воде кислорода.

Возрастание тепловой нагрузки на водоемы, повышение содержания в них биогенных (постоянно входящих в| состав организмов и выполняющих определенные биологические функции) элементов и органических веществ,как правило, сопровождаются резким ухудшением санитарно-гигиенических показателей качества воды.

20 декабря 1998 г. в результате  прорыва дамбы из шламоотстойникаСясьского  целлюлозно-бумажного комбината (ЦБК) вылилось не менее 700 тыс. м3 опасных отходов, значительная часть которых попала в р. Сясь и Ладожское озеро, что привело к крайне серьезным экологическим последствиям. Результаты экспертизы показали «превышение предельно допустимой концентрации тяжелых металлов для воды: по алюминию в 16 раз; по марганцу в 13 раз; по меди в 5,6 раз; по железу в 14 раз; повышенное содержание фенола, формальдегида, марганца». В шламовых массах обнаружены: медь - превышение ПДК для почв достигает 17-20 раз, хром и свинец - превышение ПДК в 3 раза. Данные металлы обладают широким спектром канцерогенных и токсичных свойств. Особенно чувствительны к ним дети, у которых нарушаются функции центральной и периферической нервной системы, подавляется умственное развитие. Концентрация соединений типа ДДТ (одного из самых опасных и запрещенных ядов) была в 4-12 тыс. раз выше допустимой нормы.

Экологи относят возможные последствия этой аварии к самым тяжелым экологическим катастрофам мира за последние десять лет.

Загрязнение поверхностных вод началось в центральной России в ХVI веке, когда стали удобрять поля навозом. С тех пор в центральных районах страны основным загрязнителем вод было сельское хозяйство. В более северных районах большую роль играл сплав леса, особенно молевой, при котором бревна тонули и гнили в воде. С развитием промышленности и ростом городов стала расти роль, коммунальных и промышленных загрязнений. Резкое усиление загрязнений произошло в XX веке.

К началу 90-х гг. в России создалась довольно сложная ситуация. Качество вод большинства поверхностных водоемов страны не отвечает установленным нормативам. Главными загрязнителями поверхностных вод являются нефтепродукты, фенолы, легкоокисляемые органические вещества, соединения меди и цинка, аммонийный и нитратный азот.

В большинстве промышленно развитых районов страны сброс сточных вод составил более 100 м3 на душу населения. В Иркутской области и Краснодарском крае он превышал 500 м3 на человека. В основных промышленных центрах (Москве, Нижегородской области и др.) — более 200, в Санкт-Петербурге — более 300.

Уже несколько десятилетий в результате промышленных и коммунальных сбросов нельзя пить воду из Средней и Нижней Волги.  Несмотря на относительно высокую для России степень обеспеченности бассейна Волги очистными сооружениями, они работают неэффективно.

Именно этой водой поливают огороды и бахчи в Волго-Ахтубинской пойме, продукцией с которой снабжается значительная часть населения России. Рыба дельты Волги и Каспия также живет в этой воде. Днища волжских водохранилищ покрыты илами, содержащими огромные концентрации тяжелых металлов, которые в случае их размыва (например, при особо низких уровнях воды или серьезных авариях плотин ГЭС) могут резко ухудшить экологическое состояние всего бассейна. Вообще Волго-Каспийский бассейн, в котором живет 80 млн человек, в плане состояния воды едва ли не самый опасный в России.

Россия владеет крупнейшим в мире, совершенно уникальным резервуаром пресной чистейшей воды — озером Байкал, но и там ситуация внушает опасения, особенно в связи с деятельностью Байкальского целлюлозно-бумажного комбината.

Грунтовые (подземные) воды — основной ресурс питьевой воды в мире. В отличие от поверхностных вод, которые можно очистить при помощи очистных сооружений, грунтовые воды включены в иной гидрологический цикл и потому не могут быть очищены. Большая часть грунтовых вод подпитывается осадками, которые просачиваются в почву.

На качество грунтовых вод могут оказывать влияние многие виды человеческой деятельности. Вот список источников загрязнения подземных вод: ирригация (орошение), использование удобрений и пестицидов, септические отстойники и выгребные ямы, муниципальные канализационные системы, санитарные поля фильтрации и мусорные свалки, скважины, колодцы, подземные трубопроводы, промышленные отходы, поверхностные разливы' различных веществ, утилизация соляных растворов и отходов добывающей промышленности.

Главный источник загрязнения грунтовых вод — это мусорные свалки (полигоны). Твердые отходы на свалках состоят из пищевых отходов, бумаги, пластиков, металлов и токсичных материалов (свинца, ртути, кадмия, ядохимикатов и пестицидов). Места утилизации отходов представляют угрозу для грунтовых вод, потому что вместе с дождем и влагой металлы и органические вещества просачиваются в почву. Этот процесс напоминает то, что происходит с пакетиком чая, опущенным в горячую воду.

Мы остановились на различных аспектах возможного загрязнения природных вод. Приведенные данные и факты убеждают в необходимости защиты и сохранения всех видов природных источников воды. Законодательно вопросы рационального использования, охраны и защиты, природных водоисточников закреплены в Водном кодексе Российской Федерации 1995 г., которым определено, что «воды являются важнейшим компонентом окружающей природной среды, возобновляемым уязвимым природным ресурсом, используются и охраняются в Российской Федерации как основа жизни и деятельности народов, проживающих на ее территории, обеспечивают экономическое, социальное, экономическое благополучие населения, существование животного и растительного мира».

2. Химическое загрязнение природных вод

Любой водоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного стока, разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Источниками загрязнений вод могут быть:

• атмосферные осадки, с которыми поступают различные загрязнители антропогенного характера из воздуха и почв;
• городские сточные воды, содержащие фекалии, детергенты (моющие средства), патогенные микроорганизмы;
• сточные воды различных отраслей производства.

Наиболее стойкие загрязнители - нефтяные масла. Опасны загрязнители целлюлозно-бумажной, химической, текстильной, металлургической, горнорудной, пищевой промышленности, заводов по очистке урановой руды и переработке ядерного топлива для реакторов, атомных электростанций. Источником загрязнения является и сельское хозяйство в связи с применением пестицидов, удобрений, образованием животноводческих стоков, богатых мочевиной (они могут поступать в водоемы с сельскохозяйственных угодий с ливневыми водами).  
       Обычно различают биологическое (органическое), химическое и физическое (тепловое) загрязнения вод. Отдельно выделяют тепловое загрязнение. 
       Биологическое загрязнение - стоки, содержащие фекалии, мочу, пищевые отходы, стоки боен, пивоваренных, молочных и сахарных заводов, сыроварен, отходы целлюлозно-бумажной промышленности, кожевенных производств и др. Такие воды являются бактериологически зараженными и могут вызывать дизентерию, кишечные инфекции, тиф и другие инфекционные заболевания. К патогенам относятся: бактерии, вирусы, простейшие организмы, грибковые образования, черви и др.  
      Биологическое загрязнение воды отличается от химического и физического загрязнения следующим образом:

• патогены имеют дискретный характер;
• патогены собираются в сгустки и оседают на твердых частицах, то есть не имеют средней концентрации в воде;
• вероятность риска заражения зависит от его биологической опасности, а также от возраста, веса, пола и иммунитета потребителя воды, т.е. наибольшую опасность патогены представляют для маленьких детей и престарелых людей;
• патогены размножаются в организме хозяина не только после потребления воды, но и в пищевых продуктах и напитках;
• патогены не накапливаются в организме

Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных химических свойств воды за счет увеличения содержания в ней вредных примесей неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы) и органической природы (нефть и нефтепродукты, органические остатки, поверхностноактивные вещества, пестициды). Его вызывают сточные воды предприятий, содержащие в токсичных количествах соли тяжелых металлов, нитраты и нитриты, сульфаты и сульфиды, персульфаты, нефтепродукты, фенолы, пестициды и другие химические соединения, которые нарушают процессы фотосинтеза, обусловливают непригодность воды для рыбного хозяйства, рекреационных целей и хозяйственно-питьевого назначения.  
      Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями являются разнообразные химические соединения, токсичные для обитателей водной среды. Это чаще всего соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Большинство из них попадает в воду в результате человеческой деятельности. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевой цепочке более высокоорганизованным организмам.  
 Кроме перечисленных веществ, к опасным заразителям водной среды можно отнести неорганические кислоты и основания, обуславливающие широкий диапазон рН промышленных стоков и способных изменять рН водной среды до значений 15,0 или выше 18,0, тогда как рыба в пресной и морской воде может существовать только в интервале рН 5,0 - 8,5. Среди основных источников загрязнения гидросферы минеральными веществами и биогенными элементами следует упомянуть предприятия пищевой промышленности и сельское хозяйство. С орошаемых земель ежегодно вымывается около 16 млн. т. солей. Отходы, содержащие ртуть, свинец, медь локализованы в отдельных районах у берегов, однако некоторая их часть выносится далеко за пределы территориальных вод. Загрязнение ртутью значительно снижает первичную продукцию морских экосистем, подавляя развитие фитопланктона. Отходы, содержащие ртуть, обычно скапливаются в донных отложениях заливов или эстуариях рек. Дальнейшая ее миграция сопровождается накоплением метиловой ртути и ее включением в трофические цепи водных организмов. Так, печальную известность приобрела болезнь Минамата, впервые обнаруженную японскими учеными у людей, употреблявших в пищу рыбу, выловленную в заливе Минамата, в который бесконтрольно сбрасывали промышленные стоки с техногенной ртутью.  
             Среди вносимых в океан с суши растворимых веществ, большое значение для обитателей водной среды имеют не только минеральные, биогенные элементы, но и органические остатки. Вынос в океан органического вещества оценивается в 300 - 380 млн. т./год. Сточные воды, содержащие суспензии органического происхождения или растворенное органическое вещество, пагубно влияют на состояние водоемов. Осаждаясь, суспензии заливают дно и задерживают развитие или полностью прекращают жизнедеятельность данных микроорганизмов, участвующих в процессе самоочищения вод. При гниении данных осадков могут образовываться вредные соединения и отравляющие вещества, такие как сероводород, которые приводят к загрязнению всей воды в реке. Наличие суспензий затрудняют также проникновение света в глубь воды и замедляет процессы фотосинтеза. Одним из основных санитарных требований, предъявляемых к качеству воды, является содержание в ней необходимого количества кислорода. Вредное действие оказывают все загрязнения, которые, так или иначе, содействуют снижению содержания кислорода в воде.

       Поверхностноактивные вещества (жиры, масла, смазочные материалы) образуют на поверхности воды пленку, которая препятствует газообмену между водой и атмосферой, что снижает степень насыщенности воды кислородом. Значительный объем органических веществ, большинство из которых не свойственно природным водам, сбрасывается в реки вместе с промышленными и бытовыми стоками. Нарастающее загрязнение водоемов и водостоков наблюдается во всех промышленных странах.  
             В связи с быстрыми темпами урбанизации и несколько замедленным строительством очистных сооружений или их неудовлетворительной эксплуатацией водные бассейны и почва загрязняются бытовыми отходами. Особенно ощутимо загрязнение в водоемах с замедленным течением или непроточных (водохранилища, озера). Разлагаясь в водной среде, органические отходы могут стать средой для патогенных организмов. Вода, загрязненная органическими отходами, становится практически непригодной для питья и других надобностей. Бытовые отходы опасны не только тем, что являются источником некоторых болезней человека (брюшной тиф, дизентерия, холера), но и тем, что требуют для своего разложения много кислорода. Если бытовые сточные воды поступают в водоем в очень больших количествах, то содержание растворимого кислорода может понизиться ниже уровня, необходимого для жизни морских и пресноводных организмов.  
             Тепловое загрязнение исходит от тепловых электростанций. Сброс нагретых вод в природные водоемы вызывает повышение температуры воды, замену обычной флоры сине-зелеными водорослями, выделяющими при разложении токсические вещества. Такая вода непригодна для питья, рыбного хозяйства, часто и для промышленности, так как возможны нарушение технологических процессов и коррозия металлических конструкций. Токсические вещества, содержащиеся в водах, весьма опасны для человека, так как активно накапливаются в пищевых цепях. Так, углеводороды, ароматические амины, нитросоединения, попадая в организм человека, могут вызвать раковые заболевания. Бывают случаи отравления рыбой, содержащей соединения ртути.

          3. Виды загрязнения природных вод, источники

Различают природное и антропогенное загрязнения. Природное загрязнение возникает в результате естественных причин — извержения вулканов, землетрясений, катастрофических наводнений и пожаров. Природное (естественное) загрязнение - загрязнение среды, источником которого являются природные процессы и явления, напрямую не обусловленные деятельностью человека: извержения вулканов, пыльные бури, наводнения, стихийные пожары и т.п.

             Антропогенное (искусственное) загрязнение — результат деятельности человека. В настоящее время общая мощность источников антропогенного загрязнения во многих случаях превосходит мощность естественных.