Загрязнение рек и озер
Расчет
1. Сбор и анализ сведений об размере вреда, причиненного Коркинским озерам вследствие нарушения водного законодательства
Коркинское озеро:
Субъект федерации: Ленинградская область.
Координаты места. Широта: 59.922 Долгота: 30.737
Автомобильный код: Санкт-Петербург: 78, 98. Область: 47.
Описание:
Коркинское озеро находится в окрестностях Санкт-Петербурга, на расстоянии от него 23 км. в восточную сторону. Возле данного объекта расположены населенные пункты: Коркино, Озерки
Озеро родникового происхождения.
Имеет от 5 до 8, впадающих в него, ручьёв.
Максимальная глубина, примерно, 4м (у западного берега).
Загрязнение рек и озер
Большое количество сточных вод, нефтепродуктов и даже жидкие радиоактивные
отходы поступают в реки и озера различных регионов мира.
Когда в 1969 году в Кливленде (США) вспыхнула насыщенная нефтью река
Кайяхога, впадающая в Великие озера, она сразу же стала зримым символом
экологического бедствия, порожденного многолетним сбросом отходов
коммунальных служб и промышленных предприятий, расположенных на побережье
Великих озер.
Если к самим Великим озерам, содержащим 90% пресной воды США, перестали
относиться как к гигантской выгребной яме, то на дно почти четырех десятков
заливов, бухт и устьев рек все еще оседают отбросы, попадающие в верховья рек
из близлежащих городов и фермерских хозяйств, а также разрешенные к
захоронению химические вещества.
В начале 80-х годов американо-канадская комиссия зарегистрировала на
Великих озерах 42 района, вызывающих тревогу. Прежние захоронения токсичных
веществ привели здесь к концентрации ядовитых донных отложений. США и Канада
обязались заняться очисткой этих ядовитых «горячих точек». Однако наступление
на столь загрязненные в технологическом плане озера оказалось настоящим
кошмаром. Оно обойдется, по-видимому, в десятки миллиардов долларов и
завершится в ХХI веке.
Особую угрозу представляют пестициды. Попав в озера, они быстро рассеиваются
и практически не угрожают 35 млн. американцев и канадцев, пользующихся
озерной питьевой водой. Но, двигаясь по пищевой цепочке, ядохимикаты
достигают высокой степени концентрации. По мнению некоторых ученых, в 1991
году она была такова, что обед из озерной форели содержал в себе больше
ядовитых веществ, чем вся вода, которую человек выпивает за свою жизнь и в
которой обитала эта форель. Около 40% водных ресурсов США непригодны для
питья, а 34 реки и озера настолько загрязнены, что в них нельзя ни купаться,
ни ловить рыбу (1994 год). На очистку источников воды США требуется 400 млрд.
долларов (данные на 1993 год).
Вдоль всего русла Рейна в 70-90-е годы было построено огромное множество
очистительных сооружений, в которые вложено свыше 50 млрд. долларов. Качество
воды стало постепенно улучшаться. Однако произошедший в ноябре 1986 года
пожар на складах крупной химико-фармацевтической компании «Sandoz» в
Швейцарии повлек выброс около 30 тонн пестицидов и продуктов окисления в воды
Рейна, в результате чего в реке погибло почти все живое до города Карлсруэ.
Тем не менее к 2000 году сброс промышленных и коммунальных стоков в Рейн
уменьшился на 50-90%, а по ряду наиболее опасных соединений полностью
прекращен. Качество воды в реке улучшилось настолько, что с 1990 года лосось
и океаническая сельдь вернулись сюда.
В России из 60 куб. км сточных вод по меньшей мере треть попадает в
окружающую среду без всякой очистки. Наиболее загрязнены водные источники юга
России, а также Московской области. Из бассейна Кубани в 1991 году было
забрано для производственных целей 80% годового стока, из Дона – 65%. Из
Терека и Урала современное хозяйствование забирает в среднем 50% их стока.
Больше половины забираемой воды возвращается в реки без очистки. Вода не
успевает самоочищаться. Для того, чтобы вылечить реку после такой агрессии,
необходимо разбавлять загрязненную воду чистой как минимум в соотношении
1:30. Этого не происходит.
В Неву каждый день попадает около 2000 тонн загрязняющих веществ. В Печоре по
сему ее течению наблюдаются высокие концентрации фенола (из-за сплава леса),
нефтепродуктов, соединений меди. В Северной Двине кроме фенола,
нефтепродуктов и соединений меди находят еще соединения азота и отходы
целлюлозно-бумажной промышленности. В Уральских реках Чусовой, Исети, Тагиле
и Туре концентрации меди, никеля, хрома выше предельно допустимых норм в 5-20
раз. Енисей, Ангара и Лена загрязнены медью, цинком и фенолами. Обь на всем
протяжении от истока до устья загрязнена нефтепродуктами и фенолом в
концентрации от 5 до 17 ПДК.
Братское и Усть-Илимское водохранилища загрязнены сточными водами
лесопромышленных комплексов (концентрации сероводорода и других веществ
достигают сотен ПДК).
Воды Амура загрязнены медью и хромом (в 5-15 раз выше ПДК). В тяжелом
экологическом положении находится Волга, на берегах которой живет 60 млн.
человек и где производится 30% промышленной с сельскохозяйственной продукции.
Водозабор из Волги равен 33% (данные на 1992 год). Объем загрязненных сточных
вод, сбрасываемых в ее бассейн, составляет 37% общего их объема на территории
России. В Волгу в 1989 году поступало 20 куб. км сточных вод. Если исходить
из средне необходимого для различных отраслей промышленности 30-кратного
разбавления, то для доведения этих стоков до нормы понадобилось бы 600 куб.
км чистой воды, а среднегодовой сток Волги – 250 куб. км. Ежегодно в Волгу, а
затем в Каспийское море поступает 367 тыс. тонн органики, 13 тыс. т
нефтепродуктов, 45 тыс. т азота, 20 тыс. т фосфора, что уже привело к резкому
сокращению рыбных богатств Каспия и Волги. В 1990 году в Волге уже нельзя
было встретить здоровую рыбу. Количество фенолов в волжской воде не
территории Ярославской области превышает ПДК в 21 раз, в районе Астрахани –
5-12 ПДК. Содержание кадмия и свинца превышает нормы, допустимые с точки
зрения употребления рыбы в пищу (1995 год). В 1998 году правительство РФ
приняло программу «Возрождение Волги». В 1999-2010 годах предполагается
коренное изменение состояние окружающей среды на Волге и ее притоках,
восстановление природных компонентов бассейна.
В целом около половины населения России в 1994 году было вынуждено
пользоваться водой, не соответствующей гигиеническим нормам и требованиям
Государственного стандарта.
С конца 50-х годов идет борьба за спасение крупнейшего в мире пресноводного
водохранилища – озера Байкал, признанного ЮНЕСКО достоянием человечества.
Целлюлозно-бумажный комбинат на его берегу использует воду Байкала для
производственного процесса и недостаточно очищенные воды сбрасывает в озеро.
В 1992 году было сброшено 169 млн. куб. м неочищенных вод. Множество лет
обсуждается вопрос о перепрофилировании комбината. Для этого
перепрофилирования требуется 500 млн. долларов (1999 год).
Большую угрозу представляют жидкие радиоактивные отходы производства ядерного
топлива и оружейного плутония.
В 1991 году стали известны последствия аварий, происходивших на химкомбинате
«Маяк» около Челябинска, где с конца 40-х годов производился оружейный
плутоний, а радиоактивные отходы сливались в речку Теча. В 1951 году
произошла авария, было облучено 124 тыс. человек, а 28 тыс. получили дозы до
170 бэр (Бэр – биологический эквивалент рентгена. Доза в 100 бэр приводит к
хронической лучевой болезни.).В 1957 году взорвалась одна из емкостей с
жидкими отходами, выбросив в воздух почти половину чернобыльской дозы.
Радиоактивное облако покрыло 23 тыс. кв. км, где проживали 270 тыс. человек.
В Челябинской, Свердловской и Курганской областях было облучено 450 тыс.
человек, а 2,5 чернобыльских дозы заключено в отходах, сброшенных в озеро
Карачай, и в водной линзе под ним, которые могут влиться в реки обского
стока, и вызвать экологическую катастрофу в Западной Сибири до Ледовитого
океана.
Почти 20 чернобыльских доз заключено в емкостях вроде той, что взорвалась в
1957 году. Есть еще 200 могильников с 500 тыс т твердых отходов и
пол миллиардом кубических метров радиоактивной воды в системе искусственных
водоемов в верховьях Течи (данные 1991 года).
Чернобыльская катастрофа 1986 года привела к радиоактивному загрязнению вод
Припяти, Днепра и других рек. Радиоактивные вещества в воде концентрируются
микроорганизмами, планктоном и рыбой, а затем по пищевой цепи передаются
другим животным и человеку. Это явление называют биоаккумуляцией.
Установлено, что радиоактивность рыбы в тысячи раз выше, чем воды, в которой
она живет.
В 1996 году 20 стран Европы договорились объединенными усилиями бороться за
сокращение вредных выбросов в общие реки и озера. Договор охватывает 150 рек
и 20 озер, в том числе Урал и Днепр, Аральское море. Многие источники воды в
Европе загрязнены пестицидами и удобрениями, а некоторые, особенно в
Восточной Европе, содержат опасные концентрации тяжелых металлов (включая
кадмий) и даже мышьяк.
3.Спуск сточных вод в водоемы
Количество сточных вод, выпускаемых в сточные объекты, определяется при помощи
предельно допустимого сброса (ПДС). Под ПДС понимается масса вещества в сточных
водах, максимально допустимая к отведению с установленным режимом в данном
пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды
в контрольном пункте. Расчёт ПДС производится по наибольшим среднечасовым
расходом сточных вод q (в м3/ч) фактического периода спуска
сточных вод. Концентрация загрязнений S’ст выражается в мг/л
(г/м3), а ПДС - в г/ч. ПДС с учётом требований к составу и свойствам
воды в водных объектах определяется для всех категорий водопользования как
произведение:
. (1)
Водоемы загрязняются в основном в результате спуска в них сточных вод от
промышленных предприятий и населенных пунктов. В результате сброса сточных
вод изменяются физические свойства воды (повышается температура, уменьшается
прозрачность, появляются окраска, привкусы, запахи); на поверхности водоема
появляются плавающие вещества, а на дне образуется осадок; изменяется
химический состав воды (увеличивается содержание органических и
неорганических веществ, появляются токсичные вещества, уменьшается содержание
кислорода, изменяется активная реакция среды и др.); изменяется качественный
и количественный бактериальный состав, появляются болезнетворные бактерии.
Загрязненные водоемы становятся непригодными для питьевого, а часто и для
технического водоснабжения; теряют рыбохозяйственное значение и т.д.
Общие условия выпуска сточных вод любой категории в поверхностные водоемы
определяются народнохозяйственной их значимостью и характером
водопользования. После выпуска сточных вод допускается некоторое ухудшение
качества воды в водоемах, однако это не должно заметно отражаться на его
жизни и на возможности дальнейшего использования водоема в качестве источника
водоснабжения, для культурных и спортивных мероприятий, рыбохозяйственных
целей.
Наблюдение за выполнением условий спуска производственных сточных вод в
водоемы осуществляется санитарно-эпидемиологическими станциями и бассейновыми
управлениями.
Нормативы качества воды водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового
водопользования устанавливают качество воды для водоемов по двум видам
водопользования: к первому виду относятся участки водоемов, используемые в
качестве источника для централизованного или децентрализованного
хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для водоснабжения предприятий
пищевой промышленности; ко второму виду - участки водоемов, используемые для
купания, спорта и отдыха населения, а также находящиеся в черте населенных
пунктов.
Отнесение водоемов к тому или иному виду водопользования проводится органами
Государственного санитарного надзора с учетом перспектив использования
водоемов.
Приведенные в правилах нормативы качества воды водоемов относятся к створам,
расположенным на проточных водоемах на 1 км выше ближайшего по течению пункта
водопользования, а на непроточных водоемах и водохранилищах на 1 км в обе
стороны от пункта водопользования.
Большое внимание уделяется вопросам предупреждения и устранения загрязнений
прибрежных районов морей. Нормативы качества морской воды, которые должны
быть обеспечены при спуске сточных вод, относятся к району водопользования в
отведенных границах и к створам на расстоянии 300 м в стороны от этих границ.
При использовании прибрежных районов морей в качестве приемника
производственных сточных вод содержание вредных веществ в море не должно
превышать ПДК, установленные по санитарно-токсикологическому, обще-санитарному и органолептическому лимитирующим показателям вредности. При этом
требования к спуску сточных вод дифференцированные применительно к характеру
водопользования. Море рассматривается не как источник водоснабжения, а как
лечебный оздоровительный, культурно бытовой фактор.
Поступающие в реки, озера, водохранилища и моря загрязняющие вещества вносят
значительные изменения в установившийся режим и нарушают равновесное
состояние водных экологических систем. В результате процессов превращения
загрязняющих водоемы веществ, протекающих под воздействием природных
факторов, в водных источниках происходит полное или частичное восстановление
их первоначальных свойств. При этом могут образовываться вторичные продукты
распада загрязнений, оказывающих отрицательно влияние на качество воды.
Самоочищение воды водоемов - это совокупность взаимосвязанных
гидродинамических, физико-химических, микробиологических и гидробиологических
процессов, ведущих к восстановлению первоначального состояния водного
объекта. В связи с тем, что в сточных водах промышленных предприятий могут
содержаться специфические загрязнения, их спуск в городскую водоотводную
сеть ограничен рядом требований. Выпускаемые в водоотводящую сеть
производственные сточные воды не должны: нарушать работу сетей и сооружений;
оказывать разрушающего воздействия на материал труб и элементы очистных
сооружений; содержать более 500мг/л взвешенных и всплывающих веществ;
содержать вещества, способные засорять сети или отлагаться на стенках труб;
содержать горючие примеси и растворенные газообразные вещества, способные
образовывать взрывоопасные смеси; содержать вредные вещества, препятствующие
биологической очистке сточных вод или сбросу в водоем; иметь температуру выше
40 С. Производственные сточные воды не удовлетворяющие этим требованиям,
должны предварительно очищаться и лишь после этого сбрасываться в городскую
водоотводящую сеть.
4. Методы очистки сточных вод
В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды.
Однако он протекает медленно. Пока промышленно-бытовые сбросы были невелики,
реки сами справлялись с ними. В наш индустриальный век в связи с резким
увеличением отходов водоемы уже не справляются со столь значительным
загрязнением. Возникла необходимость обезвреживать, очищать сточные воды и
утилизировать их.
Очисткой сточных вод называется их обработка с целью разрушения или удаления из
них вредных веществ. Методы очистки можно разделить на механические,
химические, физико-химические и биологические. Когда же они применяются
вместе, то метод очистки и обезвреживания сточных вод называется
комбинированным. Применение того или иного метода, в каждом конкретном
случае, определяется характером загрязнения и степенью вредности примесей.
В комплекс очистных сооружений, как правило, входят сооружения механической
очистки. В зависимости от требуемой степени очистки они могут дополняться
сооружениями биологической либо физико-химической очистки, а при более
высоких требованиях в состав очистных сооружений включаются сооружения
глубокой очистки. Перед сбросом в водоем очищенные сточные воды
обеззараживаются, образующийся на всех стадиях очистки осадок или избыточная
биомасса поступает на сооружения по обработке осадка. Очищенные сточные воды
могут направляться в оборотные системы водо-обеспечения промышленных
предприятий, на сельскохозяйственные нужды или сбрасываться в водоем.
Обработанный осадок может утилизироваться, уничтожаться или складироваться.
Механическая очистка применяется для выделения из сточных вод
не растворенных минеральных и органических примесей. Как правило, она является
методом предварительной очистки и предназначена для подготовки сточных вод к
биологическим или физико-химическим методам очистки. Механическая очистка
позволяет выделить из бытовых сточных вод до 60-75% нерастворимых примесей, а
из промышленных до 95%, многие из которых (как ценные материалы) используются в
производстве.
В состав сооружений механической очистки входят решетки, различного вида
уловители, отстойники, фильтры. Песколовки применяются для выделения из
сточных вод тяжелых минеральных примесей (в основном песка). Обезвоженный
песок при надежном обеззараживании может быть использован при производстве
дорожных работ и изготовлении строительных материалов.
Усреднители применяются для регулирования состава и расхода сточных вод.
Усреднение достигается либо дифференцированием потока поступающей сточной
воды, либо интенсивным перемешиванием отдельных стоков.
Первичные отстойники применяются для выделения из сточных вод взвешенных
веществ, которые под действием гравитационных сил оседают на дно отстойника,
или всплывают на его поверхность.
Для очистки сточных вод, содержащих нефть и нефтепродукты, при концентрациях
более 100 мг/л применяют нефтеловушки. Эти сооружения представляют собой
прямоугольные резервуары, в которых происходит разделение нефти и воды за
счет разности их плотностей. Нефть и нефтепродукты всплывают на поверхность,
собираются и удаляются из нефтеловушки на утилизацию.
Химический метод заключается в том, что в сточные воды добавляют
различные химические реагенты, которые вступают в реакцию с загрязнителями и
осаждают их в виде нерастворимых осадков. Химической очисткой достигается
уменьшение нерастворимых примесей до 95% и растворимых до 25%.
При физико-химическом методе обработки из сточных вод удаляются
тонко дисперсные и растворенные неорганические примеси и разрушаются
органические и плохо окисляемые вещества. Из физико-химических методов чаще
всего применяются коагуляция, окисление, сорбция, экстракция и т.д., а также
электролиз. Электролиз заключается в разрушении органических веществ в сточных
водах и извлечении металлов, кислот и других неорганических веществ при
протекании электрического тока. Электролитическая очистка осуществляется в
особых сооружениях – электролизерах. Очистка сточных вод с помощью электролиза
эффективна на свинцовых и медных предприятиях, в лакокрасочной промышленности.
Сточные воды очищают также с помощью ультразвука, озона, ионно-обменных смол
и высокого давления. Хорошо зарекомендовала себя очистка путем хлорирования.
Биологический метод - широко применяемый на практике метод
обработки бытовых и производственных сточных вод, основанный на использовании
закономерностей биохимического самоочищения рек и других водоемов. В его основе
лежит процесс биологического окисления органических соединений, содержащихся в
сточных водах. Биологическое окисление осуществляется сообществом
микроорганизмов, включающим множество различных бактерий, простейших и ряд
более высокоорганизованных организмов-водорослей, грибов и т.д., связанных
между собой в единый комплекс сложными взаимоотношениями (метабиоза, симбиоза и
антагонизма).
Используются различные типы биологических устройств: биофильтры,
биологические пруды и аэротек.
В биофильтрах сточные воды пропускают через слой крупнозернистого
материала, покрытого тонкой бактериальной пленкой. Благодаря этой пленке
интенсивно протекают процессы биологического окисления.
В биологических прудах в очистке сточных вод принимают участие
все организмы, населяющие водоем.
Аэротенк - огромные резервуары из железобетона. Здесь очищающее
начало - активный ил из бактерий и микроскопических животных. Все эти живые
существа бурно развиваются в аэротенках, чему способствуют органические
вещества сточных вод и избыток кислорода, поступающего в сооружение потоком
подаваемого воздуха. Бактерии склеиваются в хлопья и выделяют ферменты,
минерализующие органические загрязнения. Ил с хлопьями быстро оседает,
отделяясь от очищенной воды. Инфузории, жгутиковые, амебы, коловратки и другие
мельчайшие животные, пожирая бактерии (не слипающиеся в хлопья) омолаживают
бактериальную массу ила.
Перед биологической очисткой сточные воды подвергают механической очистке, а
после биологической (для удаления болезнетворных бактерий) и химической
очистке, хлорированию жидким хлором или хлорной известью. Для дезинфекции
используют также другие физико-химические приемы (ультразвук, электролиз,
озонирование и др.). Биологический метод дает лучшие результаты при очистке
коммунально-бытовых отходов, а также отходов предприятий
нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности, производства
искусственного волокна.
Ученые из Лос-Аламосской национальной лаборатории (США) совместно с
исследователями из Международного университета штата Флорида (Майами) и
Университета Майами разрабатывают способ уничтожения вредных жидких отходов с
использованием электронного ускорителя. В ходе экспериментальных исследований
на заводе по обработке городских отходов в округе Дейд (штат Флорида)
проводилось облучение тонкого слоя падающей загрязненной воды (при расходе
380 л/мин) с помощью сканирующего электронного луча. При этом разрушались
такие опасные загрязняющие вещества, как бензол, трихлорэтилен и фенол.
С целью уменьшения загрязнения гидросферы желательно вторичное использование
в замкнутых ресурсосберегающих, безотходных процессах в промышленности,
капельное орошение в сельском хозяйстве, экономное использование воды в
производстве и в быту.