Вода - «самый важный минерал
на Земле, без которого нет жизни» (А.Е.
Ферсман).
Около 2/3 населения Земли живет
на побережье океанов и морей в пределах
полосы территории глубиной до150 км, но
и почти все остальное население размещается
по берегам рек, озер и близ других водоисточников.
Вода служит не только для удовлетворения
экологических, физиологических и санитарно-гигиенических
потребностей людей, но в равной степени
необходима для животноводства, сельского
хозяйства, различных отраслей промышленности,
энергетики, сферы обслуживания, транспортных
связей, что, в свою очередь, влияет на
качество воды.
Человек выпивает за свою жизнь
до 75 т воды, а одно поколение населения
планеты - примерно половину годового
стока всех рек. По оценке Всемирной организации
здравоохранения, до 80% болезней так или
иначе связаны с водой [4].
Водные ресурсы интересовали
людей с древнейших времен. Люди строили
каналы, дамбы, плотины и другие водохозяйственные
сооружения. Остатки этих сооружений свидетельствуют,
что люди давно знали о возможностях и
бедах, которые она может принести людям.
Нет ни одной сферы деятельности, где бы
ни использовалась вода.
В зависимости от способа использования
воды выделяются:
водопользователи, когда вода
служит в качестве среды для транспорта,
рыбного хозяйства, она остается в водоемах
(качество часто ухудшается);
водопотребители - те отрасли
народного хозяйства, которые забирают
воду из источников (промышленность, сельское
хозяйство, жилищно-коммунальное хозяйство
ит.д.), которые если и возвращают, то загрязненную
воду [5].
В последние годы особенно стало
сказываться антропогенное воздействие
на водные ресурсы. За каждые 10 лет потребление
воды удваивается, увеличивается загрязненность
и, как следствие, ухудшается ее качество.
Происходит качественное и количественное
истощение водных ресурсов. На свои нужды
человечество использует, главным образом,
пресные воды, которые составляют 1 % от
общего объема гидросферы. Для решения
этой проблемы следует привлечь опресненные
воды Мирового океана, подземные воды
и воды ледников.
Наиболее перспективны подземные
воды. Распределение водных ресурсов по
территории Земного шара неравномерно.
Если примерно 40 лет назад использовали
воду колодцев и рек, то теперь в качестве
источников водоснабжения используют
подземные водоносные горизонты. В США
в 2000 г. примерно половина питьевой воды
добывалась из подземных источников [6].
Более 50 % россиян пользуются
водой, несоответствующей стандартам
по различным показателям [5].
Ухудшение качества подземных
вод наблюдается в различных городах РФ
(Тула, Тамбов, Уфа и др.). В этих городах
загрязнение носит устойчивый характер
и наблюдается в течение нескольких лет
(фенолы, тяжелые металлы, SO2-4 , Cl- , N- [7].
Особую опасность для подземных
вод представляют захоронения промышленных
стоков в глубинные формации.
Подземное захоронение промышленных
отходов (жидких и твердых) следует рассматривать
как метод крайне ограниченного применения.
В нашей стране накопление отходов
и необходимость их ликвидации захоронением
в подземных полостях в последнее время
привлекает все большее внимание. Для
этого можно использовать уже готовые,
отработанные (как, впрочем, и специально
сооружаемые) выработки различных рудников
или шахт, пройденные, как правило, в плотных
устойчивых породах (глины, гипсы, каменная
соль, глинистые сланцы и т.п.).
В нашей стране накоплен большой
опыт по созданию подземных хранилищ,
безопасных для окружающей среды, для
хранения, например, нефтепродуктов и
сжиженного газа, радиоактивных отходов
(«Маяк» - Челябинскаяо бласть, 1957 г.) [7].
Метод подземной закачки промышленных
сточных вод достаточно экономичен. Стоимость
сооружения скважины складывается из
расходов на бурение и оборудование и
из затрат на наземные сооружения. Капиталовложения
в строительство и оборудование скважин
для закачки в пласты в 2 - 2,5 раза ниже,
чем капиталовложения в строительство
сооружений для обезвреживания аналогичных
стоков, а эксплуатационные затраты меньше
в 3,6 раза. Затраты на подземное захоронение
стоков остаются более низкими, чем затраты
на строительство очистных сооружений
даже в том случае, когда вкладываются
соответствующие средства в дополнительную
подготовку стоков перед подземным захоронением.
Несмотря на то, что подземное
захоронение сточных вод является одним
из наиболее дешевых методов, его использование,
как указывалось выше, может носить весьма
ограниченный характер. Не все сточные
воды в силу их специфических физико-химических
свойств можно закачивать в глубинные
горизонты.
Помимо того, что возможны аварии
поломки, как и при использовании любого
другого способа, которые могут вызвать
загрязнение грунтовых вод и почв, подземное
захоронение может привести к непредвиденным
изменениям в распространении загрязняющих
веществ под землей. Опасность этого усугубляется
с увеличением продолжительности хранения.
При недостаточной изученности геологии
вмещающих пластов вредные вещества могут
распространиться на большие расстояния
и загрязнить грунтовые воды, которые
служат источником водоснабжения населения
и промышленных предприятий [8].
В ряде городов случайно были
обнаружены подземные озера масел, дизельного
топлива, например, около Курской нефтяной
базы на глубине 7 м объемом 100 тыс. т, занимающее
площадь до 10 га. Аналогичные «месторождения»
найдены в Энгельсе [9], Туле, Орле, Ростове
и на Камчатке. От неучтенных сбросов гибнут
малые реки, особенно в Калмыкии, Башкирии,
Белгородской, Воронежской, Саратовской,
Челябинской, Вологодской областях. Нефтепродукты
и фенолы задушили речку Охту в Петербурге
- их предельно допустимые концентрации
превышены там в 10 раз [10].
Все эти примеры можно отнести
к неучтенным загрязнениям окружающей
среды - это хроническая экологическая
бесхозяйственность. Если условно принять
за 100 % общий экологический беспорядок,
то значительная его часть - 30 … 40 % приходится
на последствия местной бесхозяйственности.
Это огромный резерв улучшения сферы обитания
человека, не требующий ни рубля затрат.
В реальных условиях множество
жилых домов располагается вблизи предприятий
или в их санитарно-защитной зоне, около
заброшенных аэродромов, складов горюче-смазочных
материалов (ГСМ), возле свалок. Приведем
только некоторые примеры. На Алтае до
624 т ядохимикатов сосредоточено на Курьинском
полигоне, который уже заполнен до предела,
в черте Новоалтайска в деревянных постройках
40-х гг. в тканевых мешках хранится бериллиевый
концентрат, в Читинской области накоплено
около 2,9 млрд. т отходов, в том числе горного
производства с высокой концентрацией
токсичных металлов. В Бурятии полигон
токсичных отходов вообще отсутствует.
И это перечисление можно продолжить.
Отсюда ясно, что существует реальная
опасность проникновения токсичных веществ
в грунтовые воды и далее в питьевую воду
ближайших населенных пунктов [11].
Единственный город в России,
по которому принято Решение Государственной
экологической экспертизы о соответствии
его зоне экологического бедствия - Карабаш
(Челябинская область). В этом маленьком
городке (15 тыс. чел.) главным источником
загрязнения является одно из старейших
предприятий Урала - медеплавильный комбинат,
основанный еще в 1910 г. После восстановления
и пуска завода в 1925 г. основное оборудование
не подвергалось существенной модернизации
и обновлению. На заводе практически отсутствовали
установки по очистке отходящих газов,
в результате многолетней деятельности
медеплавильного завода сложился край
- не высокий уровень загрязнения окружающей
среды, За 80 лет работы суммарные выбросы
загрязняющих веществ достигли гигантских
цифр. С 1907 по 2004 гг. в атмосферный воздух
поступило 14,5 млн. т загрязняющих веществ.
Укажем для примера, что только в 1985 г.
их количество составило (тыс. т/год): свинец
- 2,1, мышьяк - 1,8, медь - 1,4, цинк - 3,3. В 1990 г.,
когда комбинат работал почти на полную
мощность, концентрация металлов в атмосферном
воздухе была следующая: свинец - 15- 36 мкг/м
(ПДКсс = 0,3); мышьяк - 2,7-8,4 (ПДКсс = 0,3), т.е.
выше ПДК в 50-120 раз. Население города пользуется
колодцами, концентрация кадмия в воде
которых - 10 мкг/л, что выше российского
норматива в 10 раз. Содержание свинца,
цинка и мышьяка в почве города достигает
соответственно 1500-2000; 700-1000 и 150-300 мг/кг.
Овощи, выращиваемые жителями на загрязненных
почвах, содержат в высоких концентрациях
свинец (1,5-2,5 мг/кг при ПДК = 0,5), мышьяк (1,1-2,3
при ПДК = 0,2) и цинк (8,5-21,0 при ПДК = 10,0 мг/кг)
[12].
В волосах детей Карабаша выявлено
высокое содержание свинца. Кроме свинца
в волосах накапливался и мышьяк, содержание
которого достигало 1,57 мкг/г при допустимом
содержании 1 мкг/г. Были сопоставлены
показатели репродуктивной функции среди
женского населения Карабаша и других
городов черной металлургии (Челябинск,
Магнитогорск, Миасс, Златоуст), а также
«никелевого» города Верхний Уфалей и
«контрольного» города Чебаркуль Челябинской
области за 7 лет. В Карабаше распространенность
осложнений беременности, родов и послеродового
периода, частота преждевременных родов,
ранней неонатальной заболеваемости новорожденных,
количество врожденных аномалий статистически
достоверно повышены в 1,2-2,9 раза [12].
В Магнитогорске в качестве
источников питьевого водоснабжения используются
подземные воды, которые содержат свинец,
мышьяк, кобальт, никель, но в питьевой
воде содержание этих веществ не превышает
ПДК. В почвах города высок уровень содержания
бенз(а)пирена - до 2668 мг/кг при ПДК 20 мг/кг
и мышьяка - до 31,9 мг/кг при ПДК 2 мг/кг. Овощи,
выращиваемые в пределах города, содержат
высокие содержания кадмия 0,29 ± 0,05 мг/кг
(что в 16 раз выше МДУ), в рыбе накапливается
до 0,04 ± 0,01 мг/кг мышьяка [13]. В крови взрослых
жителей города содержание свинца составило
9,4 ± 2,6 мкг/100 мл, что значительно выше фонового
содержания и близко к нормативному уровню
10 мкг/100 мл, установленному для детей [13].
К этой же подгруппе следует
отнести заболевания, распространению
которых способствует низкая или высокая
степень минерализации питьевой воды.
В настоящее время признается, что длительное
(годами) употребление для питья "мягкой"
воды (содержащей недостаточное количество
кальция и магния) обусловливает высокую
заболеваемость сердечно-сосудистыми
болезнями, а "жесткая" (высокоминерализованная)
вода способствует возникновению мочекаменной
болезни. Следует учитывать, что в связи
с ростом населения мира объем извлекаемой
для водоснабжения подземной воды превышает
ее способность восполнения. На таких
участках территории происходит оседание
земли, и они становятся подверженными
землетрясениям. Например, в Мехико уровень
главного водоносного горизонта ежегодно
снижается более чем на 3 м, а в Пекине -
более чем на 2 м, в Москве уровень подземных
вод понизился на 60 м, а в Санкт-Петербурге
- на 50. И хотя скорость естественного движения
подземной воды в местах ее больших скоплений
не превышает нескольких десятков метров
в год, происходит их загрязнение некондиционными
подземными водами вследствие их подтягивания
к водозаборам при нарушении режима эксплуатации.
Объем и характер источников загрязнения
вод (в том числе и подземных) в США показаны
на рис. 1. [14]
Рис. 1
Россия обладает значительными
ресурсами подземных вод, которые в качестве
источника хозяйственно-питьевого водоснабжения,
как правило, характеризуются лучшим и
стабильным качеством, лучше защищены
от загрязнения и заражения. Однако вода
подземных источников составляет лишь
32% от общего водопотребления.
Использование пресных подземных
вод на территории страны также отличается
неравномерностью. Водные ресурсы - самый
уязвимый компонент в отношении антропогенного
влияния компонент окружающей среды. Около
2/3 поверхностных вод в СНГ не отвечает
нормативным требованиям [15].
Наибольшую угрозу водным ресурсам
России представляет ухудшающееся качество
природных вод. Основными источниками
загрязнения являются: сточные воды промышленных,
коммунально-бытовых и сельскохозяйственных
предприятий, атмосферные осадки, лесосплав
и поверхностный сток загрязняющих веществ
с сельскохозяйственных и селитебных
территорий (этот неконтролируемый площадной
сток вносит до 50% общего объема загрязняющих
веществ, поступающих в водные объекты).
По объему сбрасываемых сточных
вод отрасли промышленности ранжируются
следующим образом: 1) химическая и нефтехимическая
промышленность; 2) лесобумажная промышленность;
3) энергетика; 4) промышленность строительных
материалов; 5) машиностроение; 6) черная
металлургия; 7) цветная металлургия. Наиболее
распространенными загрязняющими веществами
являются: сульфаты, хлориды, азот аммонийный,
азот общий, нитраты, фосфор общий, нефтепродукты,
фенол, легко окисляемые органические
вещества, соединения железа, меди, цинка,
синтетические поверхностно-активные
вещества, специфические органические
вещества (лигнин, лигносульфонаты, метилмеркаптан,
анилин, хлорорганические пестициды) [16].
Ежегодно в стране регистрируется
около тысячи аварийных залповых сбросов
канализационных стоков. Кроме сточных
вод и сбросов не меньший вклад в загрязнение
водных объектов вносят сухие и мокрые
выпадения загрязнителей из атмосферы.
Так, например, выпадения аммонийного
азота непосредственно на поверхность
водоемов России составляет 150 тыс., а его
сбросы - 176 тыс. т в год. Такие же выпадения
серы достигают 500 тыс. т/год [7].
Изученность загрязненности
подземных вод недостаточная. Постоянно
происходит ухудшение их качества. Основные
источники загрязнения: предприятия, накопители
отходов и поля фильтрации, орошение полей
сточными водами животноводческих ферм
и птицефабрик; фильтрация вод с сельскохозяйственных
полей, обрабатываемых ядохимикатами
и удобрениями. В России выделяется ряд
гидрогеохимических провинций, характеризующихся
повышенным содержанием фтора, железа,
марганца, стронция, селена, мышьяка, бора
и бериллия. Выявлено более 1000 очагов загрязнения
подземных вод, в 759 из которых уровень
загрязненности носит устойчивый характер.
Более 200 очагов - крупные, они привязаны
в основном к промышленным центрам и загрязнены
их сточными водами. Около 75% очагов загрязнения
расположены в наиболее заселенной европейской
части России. В меньшей степени происходит
загрязнение подземных вод сточными коммунальными
и сельскохозяйственными водами; самые
крупные участки загрязнения находятся
в Ростовской, Воронежской, Тамбовской
областях и Башкортостане. Основными загрязнителями
подземных вод являются соединения азота,
серы, хлора, нефтепродукты, фенол, реже
отмечается бактериальное загрязнение.
В России имеется около 170 тыс. скважин,
из которых 30% бездействуют и требуют ремонта
или ликвидации, поскольку они способствуют
загрязнению подземных вод.