Какие антропогенные загрязнения воды считаются наиболее опасными

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.

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.

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);

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:

— черная металлургия – 9,9 %;

— цветная металлургия – 5,5 %;

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 км 3 /год (третья часть водозабора РФ);

— стоки в р. Волгу составляют 19 км 3 /год (39 % стоков РФ);

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

— для разбавления 19 км 3 /год стоков требуется около 1000 км 3 чистой воды, а среднегодовой сток Волги составляет всего 254 км 3 .

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:

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

Источники загрязнения нефтью:

— 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).

Основные виды загрязнения воды: бактериальное, механическое, химическое

Загрязнение – это отклонение от нормального состояния окружающей среды. В принципе, любой новый для нее компонент играет роль загрязнителя.

Это физические тела, химические вещества, биологические организмы техногенного или природного характера.

У воды, будь то пресная – рек и озер, морская – в морях и океанах и даже подземные воды или талые ледниковые, есть одна особенность: загрязнена она или нет на глаз определить невозможно.

Мы видим только частицы мусора, муть или взвесь – результаты механических загрязнений. Биологические, химические, неорганические примеси без специального анализа не видны. В этом опасность загрязненной воды.

Основных видов загрязнения два – природные и антропогенные. Какие виды загрязнения природных вод существуют, какие из них относятся к опасным, мы рассмотрим в этой статье.

Механическое загрязнение воды

Механические или физические загрязнения происходят природным путем – из-за размывания почвы дождями, паводками, в отдельных районах в результате природных катаклизмов: извержений вулканов, землетрясений, наводнений и цунами, разрушении гор и пр.

В общем объеме загрязнений их роль мала.

Вред от механических загрязнений для природы незначителен. Экосистема в состоянии самостоятельно справиться или подстроиться под произошедшие изменения. Природный баланс восстанавливается естественным путем через два-три года.

Большой вред наносит вымывание из почвы химических веществ, таких как алюминий и магний. Они наносят ущерб флоре, рыбам и другим водным представителям фауны.

Но и антропогенная деятельность приводит к механическим загрязнениям. При проведении строительных работ образуется много мелкодисперсного мусора, золы, сажи, пыли. Они смываются водой и загрязняют ее.

При горении или нагревании газообразные вещества поднимаются в воздух, остывая, оседают в виде копоти и вновь попадают в воду.

Загрязняют воду лесозаготовительные и деревообрабатывающие предприятия, лесосплавы. Топляк, т.е. затонувшие бревна способны оказать влияние на рельеф дна водоемов, на биологическую экосистему.

Самый массовый вид механических загрязнений сравним по масштабам с экологической катастрофой. 12 млн тонн нефти каждый год попадают в мировой океан.

Разливы нефти и нефтепродуктов происходят при транспортировке, в результате аварий на танкерах или нефтепроводах. Возможны утечки нефти и в ее месторождениях из-за разломов земной коры, на буровых станциях.

Нефть тонким слоем разливается по поверхности океана, нефтяное пятно способно распространиться на десятки и даже сотни квадратных километров.

Нефтяная пленка на поверхности воды не пропускает кислород. Обитатели морских глубин обречены на кислородное голодание и гибель. Страдают рыба, водоплавающие птицы, морские млекопитающие. Нефть, попадая на оперение, кожу или мех, лишает животных способности к передвижению.

Все живое гибнет, в радиусе загрязнения образуется «мертвая зона». К использованию такая вода не пригодна.

От механических загрязнений помогают следующие способы очистки воды:

• фильтрация;
• отстаивание;
• флотация.

Тепловое

Сегодня много тепловой энергии выбрасывается бесконтрольно в окружающую среду. Это тепло электростанций, нагретые промышленной деятельностью предприятий сточные воды.

Общие теплопотери производств колеблются от 30 до 70%. Большой вклад в дело формирования парникового эффекта вносит нефтегазовая отрасль и транспорт. Все энергоресурсы: газ, нефть, уголь и их производные в конечном итоге превращаются в тепло.

Выбросы тепла поглощает атмосфера и водоемы. Нарушается естественный атмосферно-температурный баланс, водные обменные процессы в природе, изменяется климат.

Способность воды выступать охлаждающим агентом оборачивается для нее неприятностями. Теплая вода не так насыщена кислородом, от этого страдает водная фауна и флора. Меняются физические характеристики окружающей среды.

Средством для снижения теплового загрязнения выступают альтернативные возобновляемые источники энергии: солнечная, ветряная, гидроэнергетика.

Химическое

В природе нет воды как химического соединения Н2О в чистом виде. В ней присутствуют минеральные соли и другие примеси, которые занимают до 15% ее объема.

Из химических элементов в природной воде встречаются:

Цинк	25%
Марганец	25%
Никель	18%
Медь	16%
Железо	6%
Азот	4%
другое	6%

80 химических элементов периодической таблицы Менделеева обнаружены в воде, которая идет из-под крана. В загрязненной воде их еще больше, концентрация превышает допустимые нормы, установленные государственными стандартами.

Губительны для живых организмов избыточное содержание ртути, фтора, меди, хлора, мышьяка, свинца и др.

Химическое загрязнение опасно тем, что вредные вещества не разлагаются, а накапливаются в воде, нейтрализовать их практически невозможно. Ущерб природе может быть нанесен невосполнимый.

Кислотные дожди дополнительно вымывают из почвы соли тяжелых металлов и повышают их концентрацию в воде.

Известен вред пестицидов, которые продолжают применять в сельском хозяйстве. Да, без них не получить такой большой урожай. Но ими продолжают пользоваться ради сиюминутной выгоды. Кроме них на полях применяют инсектициды и минеральные удобрения.

Вдумайтесь в эту цифру: 90% воды на землях сельхозназначений загрязнены. Это загрязнители, которые сначала накапливаются в почве, а потом неминуемо попадают в воду и разносятся на обширную территорию, по пищевой цепочке они проникают в организм.

В первую очередь меняется кислотно-щелочной баланс водной системы, повышается концентрация солей. В итоге водная среда становится вовсе непригодной для жизни органики.

Избежать вреда можно только создав надежный заслон химическим загрязняющим веществам. Предприятия, где в технологическом процессе используется вода, должны быть оборудованы надежными очистными сооружениями.

Радиоактивное

Радиоактивные элементы не распадаются до миллиардов лет, накапливаются в грунте, воде, биологических организмах. Наибольшую опасность представляют:

• уран;
• радий;
• стронций и др.

Радиоактивное загрязнение воды происходит несколькими способами:

1. Утечка радиоактивных отходов с атомных электростанций, атомных судовых двигателей, предприятий, использующих радиоактивные вещества.
2. Как последствия полигонных испытаний атомного оружия в виде радиоактивных осадков или оседания ядерной пыли.
3. Чрезвычайные происшествия с выбросом радиоактивных веществ.

Биологическое

Бактериальное загрязнение воды при недостаточной ее очистке чревато возникновением очагов кишечных заболеваний. Для стран третьего мира остро стоит проблема эпидемий, передающихся через грязную воду.

Носителем биологической опасности может быть не только питьевая вода, но и живые существа, в ней обитающие. Морские продукты, рыба тоже становятся источником заражения. Иногда достаточно намочить руки или продукты в грязной воде, чтобы пострадать от бактериального загрязнения.

Микробиологическое загрязнение воды в быту устраняется кипячением. При высоких температурах большинство бактерий погибает. Но даже такая вода не всегда пригодна для питья и хозяйственных нужд.

Любой человек хотя бы раз в жизни сталкивался с кишечными отравлениями и знает, как это неприятно.

Всемирная организация здравоохранения утверждает, что причиной 80% заболеваний напрямую или косвенно является грязная вода. А по данным статистики два миллиона людей умирает ежегодно от некачественной воды.

Промышленно-хозяйственная деятельность человека пагубно сказывается на состоянии воды. В России 75% водоемов загрязнены.

Сейчас эту проблему решают при помощи очищения, но до бесконечности так продолжаться не может, и существующих ныне систем скоро станет недостаточно. Тем более, что износ очистных сооружений достигает 50%, а темпы их реконструкции не успевают компенсировать устаревание технологий.

Загрязнение водной среды опасно для здоровья и природной экосистемы. Наш организм на 80% состоит из воды, ежедневно мы выпиваем не менее двух литров жидкости, используем воду в личных гигиенических целях. Одним словом, не можем даже помыслить своего существования без воды.

А теперь представим, что этот жизненно важный ресурс стал недоступным. Без воды мы не проживем и трех суток. Да и в повседневной жизни наше здоровье напрямую зависит от того, какую воду мы пьем.

Пожалуй, этого достаточно, чтобы понять насколько важен вопрос чистой питьевой воды.

Основные источники загрязнения воды

Как защитить воду и предотвратить ее загрязнение?

Тепловое загрязнение окружающей среды: источники и последствия

Основные вещества и виды загрязнения биосферы

Что относится к химическим и естественным источникам загрязнения гидросферы?

Основные загрязнители воды: естественные и антропогенные

Виды химических загрязнителей природных вод и мирового океана

Определение степени загрязнения воды: прямые и косвенные показатели

Причины и степени загрязнения рек в России и мире

С чем связано и чем опасно загрязнение почвы тяжелыми металлами

Основные загрязняющие вещества: перечень и их ПДК

Глава 6. Техногенное загрязнение среды

Т.А. Акимова, A.П. Кузьмин, В.В. Хаскин
Экология. Природа – Человек – Техника
Учебник для вузов. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. – 343 с.

Глава 6. Техногенное загрязнение среды

6.3. Загрязнение природных вод

Загрязнение водоемов зависит от различных факторов миграции веществ в аквальных системах, среди которых важнейшими являются степень проточности водоема (река, озеро, водохранилище), масса и состав гидрополлютантов, температура и состав воды, насыщенность ее органикой, тип бассейна, количество и состав растений и животных водоема. Этими факторами определяется соотношение между осаждением, разбавлением, выносом и гидро- и биохимической трансформацией загрязнителей, т.е. путями самоочищения водоема.

Состав, количество и опасность гидрополлютантов. Основной причиной современной деградации природных вод Земли является антропогенное загрязнение. Главными его источниками служат:

– сточные воды промышленных предприятий;

– сточные воды коммунального хозяйства городов и других населенных пунктов;

– стоки систем орошения, поверхностные стоки с полей и других сельскохозяйственных объектов;

– атмосферные выпадения загрязнителей на поверхность водоемов и водосборных бассейнов. Кроме этого неорганизованный сток осадков (ливневые стоки, талые воды) загрязняет водоемы техногенными терраполлютантами.

Антропогенное загрязнение гидросферы в настоящее время приобрело глобальный характер и существенно уменьшило доступные эксплуатационные ресурсы пресной воды на планете. Общий объем промышленных, сельскохозяйственных и коммунально-бытовых стоков достигает 1300 км 3 (по некоторым оценкам до 1800 км 3 ), для разбавления которых требуется примерно 8,5 тыс. км 3 воды, т.е. 20% полного и 60% устойчивого стока рек мира. Причем по отдельным водным бассейнам антропогенная нагрузка гораздо выше средних значений.

Общая масса загрязнителей гидросферы огромна – около 15 млрд т в год (табл. 6.5). К наиболее опасным загрязнителям относятся соли тяжелых металлов, фенолы, пестициды и другие органические яды, нефтепродукты, насыщенная бактериями биогенная органика, синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) и минеральные удобрения.

Кроме химического загрязнения водоемов определенное значение имеют также механическое, термическое и биологическое загрязнение. Для определения опасности нарушений поверхностных природных водоемов важен еще и объем безвозвратного водопотребления. В основе оценки опасности всех видов нарушений лежит общий принцип, основанный на определении объемов загрязненных стоков и размеров превышений их нормативных уровней. Опасность »-го нарушения, например, химического, рассчитывается по уравнению:

(6.2)

где D_i – величина опасности для нормального состояния водоема, выраженная в тыс. м 3 чистой воды, необходимых для разбавления вредных стоков;

V_i – объем загрязненного стока, тыс. м 3 ;

W_i – величина нарушения: концентрация максимально опасного загрязнителя в стоке, мг/л;

N_i – нормативное значение нарушения: ПДК максимально опасного загрязнителя в водоеме рыбохозяйственного назначения, мг/л.

Таблица 6.5

Ориентировочные количества массовых загрязнителей океана и континентальных вод планеты

Группа веществ

Затонувшие суда, плавающий и погруженный мусор

Взвешенные вещества техногенного происхождения

Растворенные неорганические вещества

соли тяжелых металлов

Синтетические органические вещества

моющие средства, СПАВ

фенолы и другие циклические углеводороды

Аэрогенные выпадения техногенной природы

Загрязнение вод России. В отличие от загрязнения атмосферы, где основное внимание обращается на глобальные характеристики, для загрязнения природных вод наибольший интерес представляют региональные, бассейновые особенности. По существующей санитарной классификации сточные воды в зависимости от степени загрязнения подразделяют на нормативно чистые (они не проходят очистки), нормативно-очищенные и загрязненные.

В РФ на одного человека образуется примерно в 1,5 раза больше хозяйственных стоков, чем в среднем в мире. В 1996 г. в поверхностные водные объекты было сброшено 58,9 км 3 сточных вод. Около 38% (22,4 км 3 ) сточных вод отнесены к категории загрязненных. С ними сброшено в водоемы свыше 700 тыс. тонн загрязнителей: нефтепродуктов – 9,3, взвешенных веществ – 619, фосфора – 32, СПАВ – 4, соединений меди – 0,2, железа и цинка – 19,7, фенола – 0,1 тыс. т. Реальная масса загрязнителей, поступающих в водоемы, значительно больше, поскольку в приведенных данных не учтены атмосферные выпадения загрязняющих веществ, смыв органики и ядохимикатов с сельскохозяйственных угодий и др. Основной объем сброшен предприятиями промышленности (33%) и коммунального хозяйства (61%). Объем нормативно-очищенных стоков составляет 10% от всех вод, требующих очистки, что является следствием низкой эффективности работы имеющихся очистных сооружений. Вклад различных отраслей промышленности в общий сброс загрязненных стоков отражен на рис. 6.3.

Качество воды в большинстве водных объектов России не отвечает нормативным требованиям. Ежегодно растет число створов с высоким уровнем загрязнения (более 10 ПДК), есть случаи экстремально высокого загрязнения (более 100 ПДК). Учет сброса сточных вод и система их оценки пока не упорядочены. Так, коллекторно-дренажные воды с орошаемых земель условно относятся к категории нормативно чистых, хотя обычно они загрязнены ядохимикатами, соединениями азота и фосфора. Для достижения нормального качества такие условно «чистые» воды требуют разбавления в 10-50 раз.

Существенная доля хозяйственно-питьевого водоснабжения базируется на подземных водах. Хотя они лучше защищены от проникновения поллютантов, но также подвергаются техногенному воздействию из-за загрязнения почвы и наземных водотоков. Оно происходит в первую очередь вокруг крупных промышленных центров, а также в районах интенсивного земледелия с применением химических удобрений, пестицидов и в местах расположения крупных животноводческих комплексов. На территории России выявлено около 1400 очагов загрязнения подземных вод, 80 % которых находится в европейской части.

Состояние водных источников и систем централизованного водоснабжения в Российской Федерации не может гарантировать требуемого качества питьевой воды. В 19% г. 75% исследованных проб были нестандартны по вкусовым качествам, 23% проб не отвечали гигиеническим требованиям по химическим и 11,4% – по микробиологическим показателям. В целом почти половина жителей страны потребляет недоброкачественную воду.

Приведенные данные свидетельствуют, что масштабы и темпы загрязнения гидросферы намного выше, чем других природных сред. Обостряющаяся водохозяйственная обстановка в России из-за сброса загрязненных стоков в водные объекты и нерационального использования воды наносит огромный экономический ущерб. Нарастающая деградация природных вод требует решительных действий и специальных целевых программ по их спасению.

Бассейны. Существенной географической особенностью загрязнения рек России является то, что основные промышленные районы и наибольшая концентрация населения приурочены главным образом к верховьям водосборных бассейнов (Центр, бассейн Камы, Среднее Поволжье, Урал, Кузбасс, верхние течения Оби, Енисея, Ангары). Поэтому главные реки России – Волга, Дон, Кубань, 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, Исеть, Тура – относятся к категории сильно загрязненных. Несмотря на уменьшение сброса сточных вод, связанное со спадом производства, наблюдается рост загрязнения рек.

Очень серьезные экологические проблемы возникли в бассейне Волги. Ее сток составляет только 5% от суммарного речного стока РФ. В то же время на хозяйственные нужды из Волги ежегодно забирается более 30 км 3 свежей воды, т.е. треть всего водозабора России. А взамен река получает 19 км 3 стоков – 39% от общего объема загрязненных сточных вод, образующихся на территории страны. От городов и промышленных предприятий, расположенных на берегах Волги и ее притоков, ежегодно в реку, а затем и в Каспий поступают сотни тысяч тонн нефтепродуктов, взвешенных веществ, сульфатов, органики, аммонийного азота, нитратов и нитритов, соединений тяжелых металлов и других загрязнителей.

Исследования, проведенные в бассейне Волги, показали, что две трети веществ, поступающих со сточными водами промышленных предприятий, «проскакивают» через городские очистные сооружения и остаются в воде. Смесь «очищенных» таким образом промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод для ликвидации токсичности требует разбавления в 50-200 раз. Следовательно, для разбавления поступающих ежегодно в Волгу 19 км 3 сточных вод требуется от 950 до 3800 км 3 чистой воды, а среднегодовой сток Волги равен всего 254 км 3 .

Загрязнение морей. Угрожающие размеры принимает загрязнение морей и всего Мирового океана, которому в условиях современной цивилизации отведена роль гигантской мусорной свалки. Реки выносят большую часть поступающих в них стоков в моря. В составе речного стока и атмосферных выпадений в разные части океана попадает 100 млн т тяжелых металлов. Почти 70% загрязнений морской среды связано с наземными источниками, поставляющими промышленные стоки, мусор, химикаты, пластмассы, нефтепродукты, радиоактивные отходы. К числу наиболее опасных загрязнителей морей относятся нефть и нефтепродукты. Общее загрязнение ими Мирового океана превысило 6 млн т в год, причем из всех источников вклад судоходства (включая аварии танкеров) стал уже выше поступления с материковым стоком: соответственно 35% и 31%. Каждая тонна нефти покрывает тонкой пленкой порядка 12 км 2 водной поверхности. По оценкам специалистов, нефтью уже загрязнена 1/5 акватории Мирового океана. Нефтяная пленка приводит к гибели живых организмов, млекопитающих и птиц, нарушает процессы фотосинтеза и, следовательно, газообмен между гидросферой и атмосферой.

Все внутренние моря Российской Федерации испытывают интенсивную антропогенную нагрузку, как на самой акватории, так и в результате техногенного воздействия на водосборном бассейне. К охарактеризованному выше стоку загрязненной волжской воды в Каспийское море добавляется непосредственное его загрязнение морским нефтепромыслом. Концентрация нефтепродуктов и фенолов в акваториях северного и восточного Каспия составляет 4-6 ПДК, а у берегов Азербайджана – 10-16 ПДК! Нефтепродуктами сильно загрязнены все европейские моря – Средиземное, Северное, Балтийское.

Степень загрязнения морской воды принято характеризовать классом качества с 1 по 7 с соответствующей оценкой от «очень чистая» до «чрезвычайно грязная». Морские воды Черноморского побережья от Анапы до Сочи характеризуются как загрязненные (IV класс) и умеренно

загрязненные (III класс). Воды восточной части Финского залива Балтийского моря относятся к грязным (V класс) и очень грязным (VI класс). Во многих морях превышены ПДК нефтяных углеводородов, фенолов, аммонийного азота, пестицидов, СПАВ, ртути. Особую озабоченность вызывает захоронение радиоактивных отходов в северных морях.

Природные и антропогенные загрязнения воды

Вода — одна из наиболее важных жизнеобеспечивающих природных сред, образовавшихся в результате эволюции Земли. Она является со­ставной частью биосферы и обладает целым рядом аномальных свойств, влияющих на протекающие в экосистемах физико-химические и биоло­гические процессы.

К таким свойствам относятся очень высокие и максимальные среда жидкостей теплоемкость, теплота плавления и теплота испарения, по­верхностное натяжение, растворяющая способность и диэлектрическая проницаемость, прозрачность. Кроме того, для вода характерны повы­шенная миграционная способность, имеющая важное значение для ее взаимодействия с сопредельными природными средами.

Вышеуказанные свойства воды определяют потенциальную возмож­ность накопления в ней очень высоких количеств самых разнообразных загрязняющих веществ, в том числе патогенных микроорганизмов.

В связи с непрерывно возрастающим загрязнением поверхностных вод подземные воды становятся практически единственным источником хозяйственно-питьевого водоснабжения населения. Поэтому их охрана от загрязнения и истощения, рациональное использование имеют стра­тегическое значение

Положение усугубляется тем, что пригодные для питья подземные во­ды залегают в самой верхней, наиболее подверженной загрязнению час­ти артезианских бассейнов и других гидрогеологических структур, а ре­ки и озера составляют всего 0,019 % общего объёма воды. Вода же хо­рошего качества требуется не только для питьевых и культурно-бытовых нужд, но и для многих отраслей промышленности.

Опасность загрязнения подземных вод заключается в том, что под­земная гидросфера (особенно артезианские бассейны) является конечным резервуаром накопления загрязнителей как поверхностного, так и глу­бинного происхождения. Долговременный, во многих случаях необра­тимый характер имеет загрязнение бессточных водоемов суши.

Особую опасность представляет загрязнения питьевой воды микро­организмами, которые относятся к патогенным и могут вызвать вспыш­ки разнообразных эпидемических заболеваний среди населения и жи­вотных.

Практика показала, что основной причиной большинства эпидемий являлось употребление зараженной вирусами, микробами воды для питьевых и других нужд. Воздействие на человека воды с высокими концентрациями тяжелых металлов и радионуклидов показано в разде­лах, посвященным этим загрязнителям окружающей среды.

Наиболее важными антропогенными процессами загрязнения воды являются стоки с промьшленно-урбанизированных и сельскохозяйственных территорий, выпадение с атмосферными осадками продуктов антропогенной деятельности. Эта процессы загрязняют не только по­верхностные воды (бессточные водоемы и внутренние моря, водотоки), но и подземную гидросферу (артезианские бассейны, гидрогеологические массивы), Мировой океан (в особенности акватории и шельфы). На кон­тинентах наибольшему воздействию подвергаются верхние водоносные горизонты (грунтовые и напорные), которые используются для хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Аварии нефтеналивных танкеров, нефтепроводов могут быть суще­ственным фактором резкого ухудшения экологической обстановки на морских побережьях и акваториях, во внутриконтинентальных водных системах. Отмечается тенденция увеличения этих аварий в последнее де­сятилетие.

Набор веществ, загрязняющих воду, очень широкий, а формы их на­хождения разнообразны. Главные загрязнители, связанные с природными и антропогенными процессами загрязнения водной среды, во многом сходны. Отличие заключается в том, что в результате антропогенной деятельности в воду могут поступать значительные количества таких чрезвычайно опасных веществ, как пестициды, искусственные радионук­лида. Кроме того, искусственное происхождение имеют многие патоген­ные и болезнетворные вирусы, грибки, бактерии.

На территории Российской Федерации проблема загрязнения по­верхностных и подземных вод соединениями азота становится все более актуальной. Эколого-геохимическое картирование центральных облас­тей Европейской России показало, что поверхностные и грунтовые воды этой территории во многих случаях характеризуются высокими концен­трациями нитратов и нитритов. Режимные же наблюдения свидетельст­вуют об увеличении этих концентраций во времени.

Сходная ситуация складывается с загрязнением подземных вод орга­ническими веществами. Это связано с тем, что подземная гидросфера не способна к окислению большой массы поступающей в нее органики. Следствием этого является то, что загрязнение гидрогеохимических сис­тем постепенно становится необратимым.

Однако нарастающее количество не окисленных органических ве­ществ в воде сдвигает процесс денитрификации вправо (в сторону обра­зования азота), что способствует уменьшению концентраций нитратов и нитритов.

На сельскохозяйственных территориях с высокой агронагрузкой вы­явлено заметное увеличение в поверхностных водах соединений фосфо­ра, что является благоприятным фактором для эвтрофикации бессточ­ных водоемов. Отмечается также возрастание в поверхностных и грун­товых водах устойчивых пестицидов.

Оценка состояния водной среды по нормативному подходу осуществ­ляется путем сравнения присутствующих в ней загрязняющих веществ с их ПДК и другими нормативными показателями, принятыми для объек­тов хозяйственно-питьевого, культурно-бытового водопользования.

Такие показатели начинают разрабатываться не только для выявле­ния избыточного количества загрязняющих веществ, но и для установ­ления дефицита в питьевой воде жизненно важных (эссенциальных) хи­мических элементов. В частности, такой показатель в отношении селена имеется для стран ЕЭС.

Всеобщие усилия должны быть направлены главным образом на ми­нимизацию негативных последствий.

Особенно сложно оценить и прогнозировать состояние водного объ­екта, когда на него влияют и природные, и антропогенные процессы.

Как показали исследования в Московском артезианском бассейне, такие случаи не являются редкостью[3].

Природные и антропогенные загрязнения воды

Вода — одна из наиболее важных жизнеобеспечивающих природных сред, образовавшихся в результате эволюции Земли. Она является составной частью биосферы и обладает целым рядом аномальных свойств, влияющих на протекающие в экосистемах физико-химические и биологические процессы.

Физические свойства воды отличают ее от всех тел, они аномальны. К таким свойствам относятся очень высокие и максимальные среда жидкостей теплоемкость, теплота плавления и теплота испарения, поверхностное натяжение, растворяющая способность и диэлектрическая проницаемость, прозрачность. Кроме того, для воды характерна повышенная миграционная способность, имеющая важное значение для ее взаимодействия с определёнными природными средами.

В связи с непрерывно возрастающим загрязнением поверхностных вод подземные воды становятся практически единственным источником хозяйственно-питьевого водоснабжения населения. Поэтому их охрана от загрязнения и истощения, рациональное использование имеют стратегическое значение.

Положение усугубляется тем, что пригодные для питья подземные воды залегают в самой верхней, наиболее подверженной загрязнению части артезианских бассейнов и других гидрогеологических структур, а реки и озера составляют всего 0,019 % общего объёма воды. Вода же хорошего качества требуется не только для питьевых и культурно-бытовых нужд, но и для многих отраслей промышленности.

Таблица 3. Распределение водопотребления в границах России

Вид использования воды

Расход воды, куб. м. /год

Прогноз 2000-2005 г.

Население (коммунально-бытовые нужды)

Водохранилища (пополнения запасов)

Итого (из них — потери)

Опасность загрязнения подземных вод заключается в том, что подземная гидросфера (особенно артезианские бассейны) является конечным резервуаром накопления загрязнителей как поверхностного, так и глубинного происхождения.

Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного водного стока, разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствием этих влияний является привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ — загрязнителей, ухудшающих качество воды. Природные воды могут быть загрязнены самыми различными примесями, разделяющимися на группы по их биологическим и физико-химическим свойствам.

К первой группе относятся вещества, растворяющиеся в воде и находящиеся в молекулярном или ионном состоянии (это две разные подгруппы). Вторая группа- это те вещества, которые образуют с водой взвеси или коллоидные системы (это также две разные подгруппы). В коллоидном состоянии могут быть минеральные или органические частицы, нерастворимые формы гумуса и отдельные вирусы. Взвесями же являются чаще всего планктон, бактерии и нерастворимые мельчайшие твердые частицы.

Наиболее важными антропогенными процессами загрязнения воды являются стоки с промьшленно-урбанизированных и сельскохозяйственных территорий, выпадение с атмосферными осадками продуктов антропогенной деятельности. Эти процессы загрязняют не только поверхностные воды, но и подземную гидросферу, Мировой океан.

Загрязнителями пресных и морских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные для обитателей водной среды. Это 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 цепи более высокоорганизованным организмам.

Среди вносимых в океан с суши растворимых веществ большое значение для обитателей водной среды имеют не только минеральные и 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.

Нарастающее загрязнение водоемов и водостоков наблюдается во всех промышленных странах. Информация о содержании некоторых органических веществ в промышленных сточных водах предоставлена в таблице №4.

Количество в мировом стоке, млн. т/год

3. Отходы производств синтетических волокон

4. Растительные органические остатки

В связи с быстрыми темпами урбанизации и несколько замедленным строительством очистных сооружений или их неудовлетворительным состоянием 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.

Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане. Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод, — все это обуславливает присутствие постоянных полей загрязнения на трассах морских путей. Отмечается тенденция увеличения этих аварий в последнее десятилетие. Мало того, что продукты разложения нефти чрезвычайно токсичны, так нефтяная пленка, изолирующая воду от воздуха, приводит к гибели живых организмов в воде.

Многие страны, имеющие выход к морю, производят морское захоронение различных материалов и веществ, в частности грунта, вынутого при дноуглубительных работах, бурового шлака, отходов промышленности, строительного мусора, твердых отходов, взрывчатых и химических веществ, радиоактивных отходов. Объем захоронений составил около 10% от всей массы загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан.

Основанием для дампинга в море служит возможность морской среды к переработке большого количества органических и неорганических веществ без особого ущерба воды. Однако эта способность не беспредельна.

Поэтому дампинг рассматривается как вынужденная мера, временная дань общества несовершенству технологии. Сброс материалов дампинга на дно и длительная повышенная мутность приданной воды приводит к гибели от удушья малоподвижные формы бентоса. У выживших рыб, моллюсков и ракообразных сокращается скорость роста за счет ухудшения условий питания и дыхания. Нередко изменяется видовой состав данного сообщества.

При организации системы контроля над сбросами отходов в море решающее значение имеет определение районов дампинга, определение динамики загрязнения морской воды и донных отложений. Для выявления возможных объемов сброса в море необходимо проводить расчеты всех загрязняющих веществ в составе материального сброса.

Оценка состояния водной среды по нормативному подходу осуществляется путем сравнения присутствующих в ней загрязняющих веществ с их ПДК и другими нормативными показателями, принятыми для объектов хозяйственно-питьевого, культурно-бытового водопользования.

Такие показатели начинают разрабатываться не только для выявления избыточного количества загрязняющих веществ, но и для установления дефицита в питьевой воде жизненно важных (эссенциальных) химических элементов. В частности, такой показатель в отношении селена имеется для стран ЕЭС.

Всеобщие усилия должны быть направлены главным образом на минимизацию негативных последствий.