Проблемы очистки загрязненных вод.
Загрязненные промышленными или бытовыми сбросами воды рано или поздно попадают в почву или природные водоемы. Природные системы самоочистки не способны уже перерабатывать загрязнения в таких объемах и в таком составе, которые характерны для современных промышленных, сельскохозяйственных и других стоков. В результате во многих случаях, когда не было принято своевременных мер по очистке стоков, многие природные водоемы превратились в своеобразные сточные канавы или отстойники — накопители вредных веществ. Водные экосистемы, отравленные избыточными сбросами, лишались растений и животных, способных очищать воду, и нужны были значительные затраты, чтобы попытаться их восстановить.
Военная гонка и бурный рост промышленности с конца XIX века и по наши дни, искаженные политические и экономические приоритеты, в ряде стран потеря или недостаток культуры производства привели к тому, что к середине нашего века проблема чистоты вод стала одной из жизненно важных для людей и вошла в число глобальных экологических проблем (см. статью "Решение экологических проблем"). В борьбе за сокращение вредных сбросов очень важным направлением стала разработка и введение новых, непрерывно совершенствующихся технологий очистки, типов и конструкций очистных сооружений.
Каждое предприятие или цех имеет, как правило, сравнительно небольшой набор вредных веществ, сбрасываемых со сточными водами. Наиболее эффективна очистка стоков от этих примесей в специализированных очистных сооружениях того же цеха. Только глубоко очищенные сточные воды можно сбрасывать в городскую канализацию, которая собирает все стоки на городские очистные сооружения.
В больших городах такие очистные сооружения — это целые комбинаты по очистке воды. На них проводится не только механическая и химическая, но и наиболее совершенная — биологическая очистка. В конечном счете, эффективность таких очистных сооружений зависит от работоспособности сложного комплекса микроорганизмов, так называемого активного ила. Он успешно разлагает и связывает большинство естественных органических веществ, содержащихся в бытовых канализационных стоках, но многие химические соединения, если они не удалены предварительно на заводских очистных сооружениях, ухудшают работу активного ила или даже губят его. Кроме того, накапливаясь в отработанном иле, многие из них, в частности тяжелые металлы, делают его непригодным для использования в качестве удобрений. Эффективный комплекс очистных сооружений каждого города, каждого промышленного центра — необходимое условие сохранения чистоты природных вод.
Активный ил городских очистных сооружений оказался настолько отравлен тяжелыми металлами, что его использование в качестве удобрения полностью исключено. В результате на очистных сооружениях накапливаются терриконы отработанного ила, который невозможно использовать при существующих технологиях. Их производственная мощность снижается, что привело в начале 80-х годов к двум авариям на очистных сооружениях в Орле, после которых качество воды Оки ниже Орла резко ухудшилось.
Особая ситуация создается вредными стоками сельскохозяйственных комплексов. Стоки от животноводческих ферм в основном представляют собой органические вещества естественного происхождения. Их состав не препятствует тому, чтобы естественные механизмы самоочистки водоемов могли их нейтрализовать и утилизировать. При содержании животных в небольших хозяйствах, распределенных по большой территории, так и происходит. Иное дело — крупные животноводческие комплексы, где на ограниченной территории содержатся сотни, а то и тысячи голов скота, а удаление навоза и мочи животных производится методом смывания водой. Стоки таких комплексов имеют не только большие объемы, но и содержат органические вещества в очень высоких концентрациях. Отсутствие или недостаточная эффективность очистных сооружений приводит тогда к очень сильному заражению ручьев и рек, куда попадают эти сточные воды. Часто они проникают и в подземные водоносные горизонты, делая непригодной для питья воду колодцев и даже артезианских скважин. Это — одна из тяжелейших проблем, связанных с промышленным животноводством. А надежные очистные сооружения при таких комплексах не только способны защитить водоемы от загрязнения, но и могут давать большое количество ценнейших органических удобрений.
Особую опасность для чистоты природных вод и состояния экосистем представляет применение на полях различных ядохимикатов и избыточных доз минеральных удобрений. Каждый год на миллионах гектаров распыляются инсектициды, фунгициды, гербициды — яды, применяемые для подавления насекомых, грибковых заболеваний растений, сорняков. Все они очень токсичны. Многие из них химически очень устойчивы, а некоторые, попадая в почву и проходя там ряд химических превращений, становятся еще более ядовитыми. Мигрируя вместе с грунтовыми водами, эти вещества (их общее название пестициды) рано или поздно попадают в реки и озера., проникают в подземные воды. В 70-е годы в штате Калифорния были закрыты более 50% всех артезианских скважин из-за того, что в подземных водах в опасном количестве появились пестициды.
В ряде районов мира занятие сельским хозяйством стало одним из видов деятельности, наиболее опасных для здоровья людей именно из-за насыщенности ядохимикатами природной среды обитания сельских жителей. Невозможно изобрести такие очистные сооружения, которые могли бы предотвратить попадание в водоемы ядохимикатов, рассеиваемых по огромным территориям сельскохозяйственных угодий. Поэтому дальнейшее совершенствование системы защиты растений должно быть ориентировано не на еще большее усиление химической защиты, а на переход к защите биологической.