Сброс загрязняющих веществ со сточными водами, тыс. т

Поверхностные воды. Различают экстремально высокое загрязнение (ЭВЗ) и высокое загрязнение (ВЗ) поверхно­стных вод различными стоками. Под экстремально высо­ким загрязнением поверхностных вод принят уровень, пре­вышающий ПДК в пять и более раз для веществ 1-го и 2-го классов опасности и в 50 раз и более для веществ 3-го и 4-го классов. Под высоким загрязнением поверхностных вод принят уровень, превышающий ПДК в 3-5 раз для веществ 1-го и 2-го классов, в 10-50 раз для веществ 3-го и 4-го клас­сов и в 30-50 раз для нефтепродуктов, фенолов, ионов мар­ганца, меди и железа.

Максимальную нагрузку от загрязнения испытывают Обь, Волга, Амур, Енисей и Северная Двина. К наиболее опасным загрязнителям водных объектов относят соедине­ния тяжелых металлов и органические вещества.

К тяжелым металлам относят ртуть, свинец, кадмий, хром, марганец, никель, кобальт, ванадий, медь, железо, цинк, сурьму, а так же металлоиды - мышьяк и селен. Особенно опасными считаются ртуть, кадмий и свинец. В воды атомы тяжелых металлов поступают из почв и горных пород в ре­зультате химического и микробиологического выщелачива­ния со стоками, с паводковыми и дождевыми водами, а также при осаждении из атмосферы пылевых частиц, вовлечен­ных в воздушный перенос. Источниками соединений тяже­лых металлов для водных объектов служат предприятия машиностроения, энергетики, горнодобывающего и перера­батывающего комплекса, химические комбинаты, а также сельскохозяйственные предприятия.

В случае загрязнения природных вод кислотными или основными окислами (например, диоксида серы, углекис­лого газа, аммиака) уменьшается значение рН природных вод. При рН < 7повышается растворимость солей тяжелых металлов, а следовательно, и концентрация ионов тяжелых металлов в водах увеличивается.

Органические вещества. В список составленный Агентст­вом по охране окружающей среды США входят около 180 ор­ганических химикатов, загрязняющих водоемы. К ним отно­сятся: различные пестициды, летучие и малолетучие хлорорганические соединения, ароматические углеводороды (бензол, ксилол, толуол и др.)

Основные количества органических загрязняющих ве­ществ поступают в воду с промышленными и коммуналь­ными стоками, при сливе пестицидов с сельскохозяйствен­ных угодий, а также за счет осаждения из атмосферы.

В результате накопления органических веществ в водоемах (озерах) в начальный период происходит мощное развитие жизни (рост водорослей, планктона, рыб и т.п.), однако по­следующие разложение обильной органики сопровождается уменьшением в воде растворенного кислорода, возникнове­нием процессов биодеградации, приводящих к полному за­растанию водоема растительностью (процесс эвтрофирования водоемов).

Последствием эвтрофирования является возникновение анаэробных зон, «цветение» воды, исчезновение многих би­ологических видов, включая ценные промысловые рыбы. «Цветение» водоемов регистрируется во многих странах мира начиная с конца XIX в. Чаще всего оно проявляется в размножении сине-зеленых водорослей. В этих случаях го­ворят о «токсическом цветении», поскольку такие водорос­ли способны продуцировать токсины, вследствие этого вода становится непригодной к употреблению.

Подземные воды. Доля подземных вод в общем балансе хозяйственно-питьевого водоснабжения России составляет 45%. В сельской местности доля подземных вод достигает 80-85%.

Загрязнение подземных вод весьма высоко. Оно связано с деятельностью промышленных предприятий, с сельскохо­зяйственной деятельностью, с коммунальным хозяйством. Основными веществами, загрязняющими подземные воды, являются соединения азота (нитраты, нитриты, аммиак или аммоний), сульфаты, хлориды, нефтепродукты, фенолы, соединения железа, тяжелые металлы (медь, цинк, свинец, кадмий, кобальт, никель, ртуть или сурьма).

В 63% интенсивность загрязнения подземных вод состав­ляет 1-10 ПДК, в 23% изменяется в пределах 10-100 ПДК, а в 10% превышает 100 ПДК, и лишь в 4% интенсивность за­грязнения не превышает ПДК.

В результате извлечения и добычи подземных вод на от­дельных территориях продолжают формироваться крупные региональные депрессионные воронки, площади которых достигают значительных размеров (до 50 тыс. км²), а сниже­ние уровня в центре - 65-130 м (города Брянск, Курск, Москва, Санкт-Петербург).

Техногенное воздействие на гидросферу приводит к сле­дующим негативным последствиям:

• снижаются запасы питьевой воды (около 40% контролируемых водоемов имеют загрязнения, превышающие 10 ПДК);

• изменяются состояние и развитие фауны и флоры водоемов;

• нарушается круговорот многих веществ в биосфере;

• снижается биомасса планеты и, как следствие, воспроизводство кислорода.

Опасны не только первичные загрязнения поверхност­ных вод, но и вторичные, образовавшиеся в результате хи­мических реакций веществ в водной среде. Так, при одно­временном попадании весной 1990 г. в реку Белая фенолов и хлоридов образовались диоксины, содержание которых в 147 тыс. раз превысило допустимые значения.

Большую опасность загрязненные сточные воды пред­ставляют в тех случаях, когда структура грунта не исключа­ет их попадание в зону залегания грунтовых вод. В ряде случаев до 30-40% тяжелых металлов из почвы поступает в грунтовые воды.

Воздействие на литосферу. Литосфера - верхняя твер­дая оболочка земли. Человеческая деятельность влияет в ос­новном на состояние самого верхнего слоя Земли, на почвен­ный покров. Почва — рыхлый слой поверхностных твердых пород вместе с включенными в него водами, воздухом, жи­вотными организмами и продуктами их жизнедеятельнос­ти. Почва служит защитным слоем земной коры, в нем про­исходит газовый обмен между атмосферой и подземной частью гидросферы.

Литосфера не обладает свойством быстрого рассеивания попадающих в нее извне загрязнителей.

Площадь земельного фонда России составляет 1709,8млн. га. Его структура по категориям земель отражена на рис. 2.27.

Анализ качественного состояния земель показывает, что такие процессы, как опустынивание, переувлажнение, забо­лачивание, подтопление, затопление, зарастание кустарни­ком и мелколесьем, дегуманизация, засоление и промышлен­ное использование, существенно снижают площади земель сельскохозяйственного назначения, качественное состоя­ние почв. Для урбанизированных территорий наиболее ха­рактерными являются такие проявления, как разрушение почвенного покрова, химическое загрязнение и захламле­ние земель промышленными и бытовыми отходами.

Химическое загрязнение почв связано со следующими причинами:

• атмосферным переносом загрязняющих веществ (тя­желые металлы, кислотные осаждения);

• сельскохозяйственным загрязнением (удобрения, пестициды);

• наземным загрязнением (отходы быта и производств, отвалы топливно-энергетических комплексов, загрязнение нефтью и нефтепродуктами).

Рис. 2.27. Структура земельного фонда России по категориям земель

Тяжелые металлы поступают в почву преимущественно из атмосферы с выбросами промышленных предприятий (табл. 2.22). Из атмосферы в почву тяжелые металлы попа­дают чаще всего в форме оксидов, где постепенно растворя­ются, переходя в гидроксиды, карбонат или в форму обмен­ных катионов

Таблица 2.22

Города и поселки Российской Федерации с различной категорией опасности загрязнения почв комплексом металлов

Наибольшую опасность в плане седиментации токсичных веществ из атмосферы представляют предприятия цветной и черной металлургии. Зоны загрязнений их выбросами имеют радиусы около 20-50 км, а превышение ПДК дости­гает 100 раз. Опасны выбросы мусоросжигающих заводов, содержащие тетраэтил свинец, ртуть, диоксины, бенз(а)пирен и т.п. Выбросы ТЭС содержат бенз(а)пирен, соедине­ния ванадия, радионуклиды, кислоты и другие токсичные вещества. Зоны загрязнения имеют радиусы 5 км от трубы и более.

Важным показателем почв является их кислотность. Ис­точниками кислоты и оснований являются продукты распа­да органических соединений, гидролиз неорганических со­единений и загрязнения, вносимые в почву из атмосферы и гидросферы. В зависимости от величины рН почвы отно­сятся к кислым (рН < 7) и щелочным (рН > 7).

Подкисление почвы способствует переходу соединений тяжелых металлов в растворимые соединения. Соединения тяжелых металлов и повышенная кислотность обладают синергетическим действием на растения.

Песчаные почвы более устойчивы к загрязнению, они не обладают способностью связывания тяжелых металлов, легко пропускают их через себя с фильтрующимися водами. На таких почвах возрастает опасность загрязнения подзем­ных вод.

Глинистые почвы обладают способностью прочно связы­вать тяжелые металлы, предохраняя от загрязнения грунто­вые воды. Так, например, общее количество свинца, которое может задержать метровый слой такой почвы на одном гек­таре, достигает 500-600 т.

Закисление почвы снижает скорость разложения органи­ческих веществ, так как большинство почвенных бактерий и грибов угнетаются в кислой среде. Степень кислотности влияет на растворимость алюминия в почвенном слое. Алюминий широко распространен в земной коре, присут­ствует в значительных количествах во многих почвенных минералах, входит в состав глинистых почв (каолин). При повышении кислотности происходит растворение со­единений алюминия и переход в раствор. Образующиеся соединения обладают токсичностью для корневой системы растений.

Распространенными загрязнителями почвы являются пестициды и родственные им соединения. Без их применения потери урожая от сорняков, вредителей и болезней мо­гут достигать 60%. В мире производится около 1500 наиме­нований пестицидов. В окружающую среду поступают все пестициды, производимые мировой промышленностью. Для оценки относительной опасности того или иного пестицида ввели характеристику «продолжительности жизни» его в био­сфере. По этому параметру выделяют несколько групп пес­тицидов - препараты с продолжительностью сохранения в окружающей среде 18, 12, 6, 3 и менее 3 месяцев соответ­ственно. Наиболее стабильны в природе (сохраняются в те­чение нескольких лет) хлорорганические пестициды, кото­рые могут накапливаться в пищевых цепях.

Нефть представляет собой один из наиболее крупных видов органических загрязнителей литосферы. В состав нефти входит более 150 различных углеводородов (75% от общего состава нефти). Кроме того, в нефти содержатся азот, сера, кислородсодержащие соединения и, в зависимос­ти от месторождения, железо, никель, медь.

Нефть и нефтепродукты попадают в почву при различ­ных обстоятельствах: при разведке и добыче, при авариях на нефтепроводах, на транспорте, на нефтебазах и бензозаправках, из средств транспорта.

Нефтяное загрязнение почв относится к числу наиболее опасных, поскольку оно принципиально изменяет свойства почв. Нефть обволакивает почвенные частицы, в результате почва не смачивается водой, гибнет микрофлора, растения не получают должного питания. Частицы почвы слипаются, а сама нефть постепенно переходит в иное состояние, ее фракции становятся более окисленными, затвердевают, и при высоких уровнях загрязнения почва напоминает асфальтоподобную массу.

В табл. 2.23 приведены основные источники и наиболее распространенные группы веществ химического загрязне­ния почвы.

Техногенное воздействие на почву сопровождается:

• отторжением пахотных земель или уменьшением их плодородия. По данным ООН, ежегодно в мире выводится из строя около 6 млн. га плодородных земель;

• чрезмерным насыщением токсичными веществами растений, что неизбежно приводит к загрязнению продуктов питания растительного и животного происхождения.
В настоящее время до 70% токсичного воздействия на чело­
века приходится на пищевые продукты;

Таблица 2.23