Источники загрязнения природных вод.

Главными источниками загрязнения природных вод являются предприятия черной и цветной металлургии, химической, нефтяной, газовой, угольной, целлюлозно-бумажной промышленности, сельское хозяйство (как земледелие, так и животноводство), коммунальное хозяйство.

Существует две основные категории источников загрязнения водных объектов: источники точечного загрязнения и рассеянного загрязнения. К первой категории относятся, например, сбросы промышленных предприятий и очистных сооружений коммунальных стоков. Ко второй категории относятся, например, загрязнения, связанные с сельским хозяйством, такие как загрязнения вод продуктами распада удобрений и пестицидов.

Рассмотрим основные загрязняющие вещества, вызывающие специфические проблемы качества воды в различных типах водных объектов и требующие различных стратегий их контроля:

· Неорганические микрозагрязнители (алюминий, мышьяк, бериллий, кадмий, хром, кобальт, медь, цианиды, сероводород, железо, свинец, литий, марганец, ртуть, молибден, никель, селен, ванадий, цинк).

· Органические микрозагрязнители (полихорированные бифенилы, бензапирен, пестициды и др.). Загрязнители этого типа очень вредны даже в малых концентрациях, определение их представляет большие трудности.

· Содержание в воде аммония (NH4), нитратов (NO3), нитритов (NO2), нефти и нефтепродуктов, фенолов, синтетических поверхностно-активных веществ (СПАВ), тяжелых металлов ухудшают качество воды.

· Взвешенные вещества (общее содержание веществ, мутность и прозрачность воды);

Далее рассмотрим основные индикаторы (показатели) загрязнения природных вод:

· Растворенный кислород. Чем выше содержание кислорода, тем лучше качество воды.

· Показатель биохимического и химического потребления кислорода (БПК и ХПК). Чем выше показатели, тем больше в воде загрязняющих веществ и хуже качество воды.

· Микробиологические индикаторы. Позволяют определить содержание в воде микроорганизмов (концентрация кишечной палочки как индикатор количества патогенных бактерий).

В таблице 2 приведены основные типы и особенности проблем, связанных с загрязнением различных водных объектов.

Таблица 2.

Основные проблемы качества воды.

Заражение патогенами – фактор высокой заболеваемости и смертности от желудочно-кишечных болезней. Данное заражение находится в прямой зависимости от плотности населения и уровня его социально-экономического развития. Заражение патогенами и загрязнение органическими веществами взаимосвязаны.

Органические вещества – самая большая группа загрязнителей, исторически появляющаяся обычно первой, в самом начале процесса загрязнения реки. Они попадают в воду в растворенном или взвешенном виде, главным образом со стоками канализации или с нерегулируемыми бытовыми стоками. В отдельных местах целлюлозо-бумажная и пищевая промышленность также вносят свой заметный вклад. Географическое распространение загрязнения органическими веществами в целом совпадает с распространением патогенного заражения. Реки обладают значительной самоочищающей способностью благодаря растворенному в воде кислороду, количество которого постоянно пополняется из атмосферы вследствие турбулентного режима течения рек.

Взвешенные вещества в речных водах это преимущественно тонкие частицы почвы. Сельское хозяйство играет значительную роль в этом процессе. Деятельность человека значительно увеличивает сток наносов, во многом благодаря нарушению естественного состояния поверхности почв в бассейне реки (чем выше площадь пахотных земель, тем больше сток наносов). Антропогенно увеличивающийся сток насосов приводит к ухудшению условий судоходства на реках, заилению водохранилищ и оросительных систем.

Многие процессы в экосфере определяются кислотно-щелочными реакциями, то есть зависят от величины рН[2]. Все биологические процессы в водоемах, такие как рост водорослей, распад микроорганизмов, нитрификация и денитрификация, отличаются своей оптимальной величиной рН, обычно в пределах 6-8.

Асидификацией озер можно в определенной степени управлять. Общая цель заключается в уменьшении кислотности воды до уровня рH > 5,0. Существуют два основных подхода:

а) снижение выпадения кислотных осадков на озеро и весь его бассейн;

б) непосредственное воздействие на воду, главным образом путем ее известкования.

Эвтрофикация означает усиление биологической продуктивности водоемов вследствие накопления в воде биогенных элементов. Избыточное поступление биогенных веществ, то есть соединений фосфора и азота в озера, водохранилища и устья рек, а так же в морские прибрежные воды, приводит к взрывному росту водных растений. После цветения микроскопические водоросли отмирают, зачастую отбирая весь растворенный кислород. Эвтрофикация приводит к ряду неблагоприятных экономических последствий: ухудшению качества воды, снижению рыбной популяции, блокированию водосбросов, каналов навигационных путей. Главными источниками поступления азота и фосфора являются сельское хозяйство (как полеводство, так и животноводство) и бытовые стоки.

Важнейший источник нитратов в природных водах и источниках водоснабжения – сельскохозяйственные удобрения. Нитраты отличаются высокой растворимостью и потому значительная их часть (не менее 15% от исходного количества) уходит в водные объекты, прежде всего в подземные воды. Чем выше интенсивность сельского хозяйства и продолжительнее история применения удобрений, тем больше нитратное загрязнение. Проникновение нитратов в подземные воды, как и вообще загрязнение подземных вод – серьезная проблема, потому что скорости движения подземных вод несравнимо меньше поверхностных, и раз проникнув в гидрогеологическую формацию, загрязненная вода может оставаться там весьма продолжительное время, даже если поступавшее с поверхности загрязнение приостановлено. Когда загрязнитель уже находится в зоне аэрации[3] и движется книзу, мало что можно сделать для исправления положения.

Минерализация воды означает содержание в ней растворенных веществ. Усиление деятельности человека приводит к росту содержания в воде основных ионов, встречающихся в природе (хлоридов, сульфатов, гидрокарбонатов, кальция, натрия, калия).

Тяжелые металлы и мышьяк – серьезная проблема качества воды. В промышленности используются также тяжелые элементы, чуждые организму и потому часто токсичные, такие как кадмий, свинец, ртуть, цинк, хром, медь и др. Вместе со сточными водами они попадают в источники водоснабжения. Тяжелые металлы могут находиться в небольших, но весьма опасных концентрациях в обработанных сточных водах, которые не были полностью очищенными или в более концентрированном виде на свалках опасных отходов. Многие коммунальные очистные сооружения также получают индустриальные стоки, содержащие тяжелые металлы. Горнодобывающая промышленность и цветная металлургия – другой источник загрязнения воды того же рода. Аллювиальные отложения[4] также могут содержать значительное количество тяжелых металлов. Например, в донных отложениях рукава Невы, Екатериновки, накопился свинец в такой концентрации, что она в принципе экономически выгодна для его добычи.

В настоящее время в производстве и использовании находятся около 100 000 химических, преимущественно органических веществ. Попадание в окружающую среду части этих веществ в малых концентрациях практически неизбежно. Ухудшение качества воды вследствие органических микрозагрязнителей связано со стоками таких секторов промышленности как производство синтетических веществ и пестицидов, черная металлургия, нефтеперегонная, целлюлозо-бумажная и текстильная промышленности, добыча угля и др.

Стандарты качества воды – важный инструмент управления состоянием окружающей среды. Предприятия могут платить штрафы, если сбросы воды не соответствуют стандартам, или налоги, пропорциональные степени вклада в загрязнение воды. Эти меры помогают в решении проблем качества. Штрафы, налоги и другие меры экономического характера мало успешны при управлении рассеянным загрязнением. В таких случаях необходимо обратить внимание на технологию сельскохозяйственных работ, таких как вспашка, внесение минеральных и органических удобрений, методы орошения и т.д. [1].