Источники и виды загрязнения водных ресурсов
Основными источниками загрязнения являются сточные воды промышленных и коммунальных предприятий, крупных животноводческих комплексов и ферм, ливневые стоки в городах и смыв дождевыми потоками ядохимикатов и удобрений с полей. Сточные воды промышленных предприятий образуются на различных стадиях технологических процессов.
С нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленностью, транспортировкой нефти и нефтепродуктов связано распространение в водоемах самых стойких загрязнителей — нефтяных масел. Каждая тонна нефти, растекаясь по водной поверхности, образует пленку из легких масел на площади до 12 км2, затрудняющую газообмен с атмосферой. Средние фракции нефти, смешиваясь с водой, образуют ядовитую эмульсию, оседающую на жабрах рыб. Тяжелые масла — мазут — оседают на дно водоемов, вызывая токсические отравления фауны, гибель рыб.
Теплоэнергетика- являются выбросы теплоты, следствиями которых могут быть: постоянное повышение температуры в водоемах, зарастание водоемов водорослями, нарушение кислородного баланса, что создает угрозу для жизни обитателей рек и озер.
Гидроэлектростанции- сооружение плотины приводит к значительному затоплению прилегающих территорий, изменению гидрологического и биологического режимов рек. На мелководьях водохранилищ широко распространено «цветение» воды; они стали ареной нашествия сине-зеленых водорослей. Отмирая, водоросли в процессе разложения выделяют фенол и другие ядовитые вещества. Рыбы покидают такие водоемы, вода в них делается непригодной для питья и даже для купания.
Сточные воды целлюлозно-бумажной промышленности- они содержат органические вещества, которые в процессе окисления поглощают кислород, вызывают массовую гибель рыбы, придают воде неприятный вкус и запах.
Отходы химических и нефтехимических производств, горнодобывающей промышленности засоряют воду солями и растворами. Особенно опасны соединения ртути, цинка, свинца, мышьяка, молибдена и других тяжелых металлов, вызывающих чрезвычайно опасные заболевания людей, которые способны накапливаться в организмах обитателей рек, озер, морей и океанов.
Машиностроительный комплекс-основными загрязнителями сточных вод являются ионы тяжелых металлов, неорганические кислоты и щелочи, цианиды, поверхностно-активные вещества.
Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) и синтетические моющие средства (СМС) очень токсичны и устойчивы к процессам биологического разложения. Наряду с машиностроением СПАВ и СМС попадают в водоемы вместе с отходами текстильной, меховой, кожевенной промышленности, с бытовыми и коммунальными сточными водами.
Сельскохозяйственное производство во многих регионах мира влечет загрязнение поверхностных водоемов. Ядовитые вещества попадают в водоемы в виде пестицидов, используемых для борьбы с вредителями и болезнями сельскохозяйственных культур. Сточные воды крупных животноводческих комплексов отличаются высокой концентрацией растворенных и нерастворенных загрязняющих веществ.
Опасным загрязнителем являются бытовые сточные воды и бытовой мусор, которые содержат 30 — 40% органических веществ. Присутствие большого количества органических веществ создает в грунтах устойчивую среду, в которой возникает особый тип иловых вод, содержащих сероводород, аммиак, ионы металлов.
Особую угрозу жизни водоемов и здоровью людей представляют радиоактивные загрязнения.Захоронение жидких и твердых радиоактивных отходов осуществлялось в морях и океанах многими странами, имеющими атомный флот и атомную промышленность. Накопление сброшенных в море радиоактивных отходов, а также аварии атомных судов и подводных лодок представляют опасность не только для нынешнего, но и для будущих поколений.
При аварии на Чернобыльской АЭС радиоактивные продукты попадали в водоемы из воздуха и со стоками с загрязненной местности в бассейн р. Днепр на территории Беларуси, России, Украины. В связи с этим наблюдалось кратковременное превышение установленных норм загрязнения воды в р. Припять.
Интенсивное использование водных ресурсов влечет за собой то, что вода теряет способность к самоочищению. Самоочищение в гидросфере связано с круговоротом веществ. В водоемах оно обеспечивается совокупной деятельностью населяющих их организмов. Поэтому одна из важнейших задач рационального водопользования состоит в том, чтобы поддержать эту способность.
Из общего количества сточных вод, сбрасываемых в поверхностные водоемы, около 23% являются нормативно-чистыми (отводятся без очистки), 76%— нормативно очищенными и 1% — загрязненными. Неочищенные сточные воды нуждаются в многократном разбавлении чистой водой. Нормативно-очищенные воды также содержат загрязнения, и для их разбавления на каждый 1 м3 требуется до 6 — 12 м3 свежей воды.
. В гидрохимических лабораториях определяется более 100 показателей качества воды: содержание плавающих примесей и взвешенных веществ, запах, вкус и цвет воды, состав и концентрация минеральных примесей и растворенного в воде кислорода, состав и концентрация ядовитых и вредных веществ, устанавливается ее соответствие нормам ПДК.
В РБ при оценке степени загрязненности поверхностных вод используют нормативы ПДК вредных веществ, разработанные для:
хозяйственно-питьевого водоснабжения (более 400), для рыбохозяйственных водоемов (более 100), для рекреационных водных источников-14
Качество поверхностных вод при наличии результатов по достаточному количеству показателей можно оценить, используя индекс загрязнения воды (ИЗВ). ИЗВ рассчитывается как 1/6 суммы отношений средних концентраций учитываемых ингредиентов (растворенный кислород, БПК5, азот аммонийный, азот нитритный, нефтепродукты и фенолы) к предельно допустимым концентрациям этих ингредиентов
ИЗВ=1/6 
, где Сi – средняя концентрация определяемого ингредиента за период наблюдений; ПДКi – предельно допустимая концентрация ингредиента; 6 – количество ингредиентов, учитываемых при расчетах.
В итоге качество воды определяется в зависимости от класса ее загрязненности:
первый -- очень чистая вода, ИЗВ≤0,3;
второй -- чистая, ИЗВ >0,3-1;
третий -- умеренно загрязненная, ИЗВ>1-2,5;
четвертый -- загрязненная, ИЗВ>2,5-4;
пятый -- грязная, ИЗВ>4-6;
шестой -- очень грязная, ИЗВ>6-10;
седьмой -- чрезвычайно грязная, ИЗВ>10.
Реки РБ относят к умеренно загрязненным. ИЗВ=1-2
Наиболее загр. Свислочь-2,8-3,5, Березина (Светлогорск =2,1)
Разбавление сточных вод — это процесс перемешивания сточных вод с водной средой, в которую они выпускаются, в итоге уменьшается концентрация примесей в сточных водах. Интенсивность процесса разбавления качественно характеризуется кратностью разбавления:
n = (Со – Св)/(С – Св), (6.5)
где Со — концентрация загрязняющих веществ в выпускаемых сточных водах; Св и С — концентрация загрязняющих веществ в водоеме до и после выпуска соответственно.
по данным Всемирной организации здравоохранения, вследствие потребления недоброкачественной воды ежегодно заболевает около 500 млн чел., а детская смертность достигает 5 млн чел. в год. Материальный ущерб выражается также в снижении уловов рыбы, дополнительных затратах на водоснабжение населения и промышленных предприятий, строительство очистных сооружений.
13. Основные направления охраны и рационального использования
водных ресурсов
Эффективными способами очистки сточных вод являются механические, биологические (биохимические), физико-химические. Для ликвидации бактериального загрязнения применяется обеззараживание сточных вод (дезинфекция).
Механический – наиболее доступный метод – применяется главным образом для удаления из сточной жидкости нерастворенных и коллоидных частиц органического или минерального происхождения путем простого отстаивания. К приспособлениям механической очистки относятся песколовки, применяемые для задержания частиц минерального происхождения; отстойники, необходимые для задержания примесей органического происхождения, находящихся во взвешенном состоянии.
Очисткой достигается выделение из бытовых сточных вод до 60%, а из производственных — до 95% нерастворенных примесей. Она считается оконченной, если, по местным условиям и в соответствии с санитарными правилами, сточные воды можно после дезинфекции спустить в водоем. Чаще механическая очистка является предварительной стадией перед биологической, или, точнее, биохимической очисткой.
Биохимические методы очистки основаны на использовании жизнедеятельности микроорганизмов-минерализаторов, которые, размножаясь, перерабатывают и тем самым преобразуют сложные органические соединения в простые, безвредные минеральные вещества. Таким образом, удается практически полностью освободиться от органических загрязнителей, остающихся в воде после механической очистки. Сооружения для биологической или биохимической очистки сточных вод могут быть разделены на два основных типа. Сооружения, в которых биологическая очистка происходит в условиях, близких к естественным (биологические пруды, поля фильтрации, поля орошения), и сооружения, в которых очистка стоков осуществляется в искусственно созданных условиях (биологические фильтры, аэротенки — специальные емкости). К физико-химическим методам очистки сточных вод относятся: электрохимический в электрических полях, электрокоагуляция, электрофлотация, ионный обмен, кристаллизация и др.
Все перечисленные способы очистки сточных вод имеют две конечные цели: регенерацию— извлечение из сточных вод ценных веществ и деструкцию— разрушение загрязняющих веществ и удаление продуктов распада из воды. Наиболее перспективными являются такие технологические схемы, осуществление которых исключает сброс сточных вод.
Эффективным методом борьбы с загрязнением водоемов является внедрение повторного и оборотного водоснабжения на промышленных предприятиях. Оборотным водоснабжением называется такое водоснабжение, когда вода, забираемая из природного источника, рециркулирует затем в рамках применяемых технологий (охлаждаясь или очищаясь) без сброса в водоем или канализацию. В настоящее время объем оборотного и последовательного использования воды в отношении к общему объему водопотребления на производственные нужды в Беларуси достигает 89%.
Проблемы охраны и рационального использования водных ресурсов в странах СНГ решаются в значительной степени путем государственного регулирования и, в первую очередь, через систему прогнозирования и планирования. Основная задача — поддержание водных ресурсов в пригодном для потребителя состоянии и их воспроизводство в целях полного удовлетворения нужд народного хозяйства и населения в воде.
Исходной базой прогнозирования и планирования использования водных ресурсов являются данные водного кадастра и учета расходования вод по системе водохозяйственных балансов. Водный кадастр — это систематизированный сбор сведений о водных ресурсах и качестве вод, а также о водопользователях и водопотребителях, объемах потребляемых ими вод.
Прогноз использования водных ресурсов основывается на расчете водохозяйственного баланса, который содержит ресурсную и расходную части. Ресурсная (приходная) часть водохозяйственного баланса учитывает все виды вод, которые могут быть потреблены (естественный сток, поступление из водохранилищ, подземные воды, объем возвратных вод). В расходной части водохозяйственного баланса определяется потребность в воде по отраслям народного хозяйства с учетом сохранения в реках транзитного стока для обеспечения экологических требований, необходимого санитарно-гигиенического состояния водоемов
Основным государственным предприятием, отвечающим за водоснабжение и установки по очистке сточных вод, является организация «Водоканал».
Для предотвращения загрязнения водных объектов, а также сохранения среды обитания животных и растительных организмов на землях, прилегающих к речным руслам или акваториям водоемов, устанавливаются водоохранные зоны, а в их пределах выделяются прибрежные полосы строго охраняемого режима. В целях охраны водных объектов, которые используются для хозяйственно-питьевого водообеспечения, в местах водозабора устанавливается зона санитарной охраны.
Прибрежные полосы являются природоохранной территорией с режимом ограниченной хозяйственной деятельности. В них запрещается: распашка земель, садоводство и овощеводство; выпас скота; хранение и использование ядохимикатов и минеральных удобрений; размещение садоводческих товариществ, баз отдыха, палаточных городков, стоянок автотранспорта и сельскохозяйственной техники; строительство зданий и сооружений, мойка и техническое обслуживание транспортных средств и техники.
В ближайшей перспективе необходимо завершить создание водоохранных зон рек, озер и искусственных водоемов на расстоянии до 500 м от уреза воды на всех малых, средних и крупных водных объектах (в частности, рек длиной более 10 км). Все это должно сопровождаться установлением в защитных зонах жесткого регламента земле- и водопользования, запретом строительства производственных объектов, имеющих выбросы и стоки, благоустройством территории и т.п.