Основные источники загрязнения воды. Мониторинг загрязнения вод суши

Вещества, вызывающие нарушения качества воды, называются загрязняющими. Наряду с физическими и химическими загрязнителями существует тепловое и микробное загрязнение вод.

Ежегодный объем отведения сточных вод в России составляет около 76318 млн. м³; в накопители и на поля фильтрации попадает 2494 млн. м³. Около 6366 млн. м³ сточных вод недостаточно очищены.

Велико и загрязнение Мирового океана, куда стекаются все поверхностные воды суши. Сброс в него сточных вод составляет около 700 млрд. м³ в год.

Воды морей и океанов загрязняются в основном сбросом сточных вод, выбросами от двигателей водных транспортных средств и в большей степени нефтью и нефтепродуктами, в частности – при авариях на танкерах. Например, в северо-западной части Тихого океана на протяжении 6470 км зафиксировано 585 км², покрытых нефтяной пленкой, нарушающей теплообмен между водой и атмосферой, сокращающей вдвое испарение воды.

Следует отметить также загрязнение рек и водоемов суши соединениями тяжелых металлов, преимущественно со сточными водами промышленных предприятий. Свинец, ртуть, кадмий, никель, цинк, марганец, попав в воду, делают ее токсичной, что приводит не только к гибели зоопланктона, но и наносит вред здоровью людей. Стоки гальванических участков по металлам превышают ПДК в 2000-5000 раз. Пестициды, попадающие в воду при обработке полей, отрицательно влияют на живые организмы и людей.

Хозяйственно-бытовые стоки приводят к биологическому загрязнению воды, что может вызвать желудочно-кишечные заболевания. Особенно опасны сточные воды пунктов санитарной обработки белья и спецодежды, стоки от больниц, бытовые стоки и т.д. Органические загрязнения часто приводят к непредсказуемым процессам – связыванию кислорода в воде, гибели живых организмов и фитопланктона. Избыток фосфора и азота в воде вызывает ее «цветение» и нарушает биологическое равновесие

в водоеме.

В соответствии с Водным кодексом РФ и постановлением Правительства РФ от 14 марта 1997 года №307 «Об утверждении Положения о ведении государственного мониторинга водных объектов» Росгидрометом и другими специально уполномоченными органами в области охраны окружающей среды ведется государственный мониторинг водных объектов (ГМВО). Пункты контроля организуют в первую очередь на водоемах и водотоках, имеющих большое хозяйственное значение, а также подверженных значительному загрязнению промышленными, хозяйственно-бытовыми и сельскохозяйственными сточными водами. В пунктах контроля организуют один или несколько створов, с учетом гидроморфологических и морфологических особенностей водоема или водотока, расположения источников загрязнения, с учетом количества, состава и свойств сбрасываемых сточных вод, а также интересов водопользования. В настоящее время стационарная сеть наблюдений стоит из 1700 пунктов и охватывает крупные водные объекты страны. В общую программу определения качества воды относятся: температура воды, взвешенные вещества, минерализация, цветность, кислотность, растворенный кислород, БПК₅, ХПК, запахи, главные ионы, биогенные компоненты и такие распространенные загрязняющие вещества, как нефтепродукты, детергенты, летучие фенолы, пестициды, соединения тяжелых металлов. Эта программа может видоизменяться с учетом местных особенностей загрязнения, важности водного объекта.

Для обеспечения оптимальной информации о качестве воды, для оценки изменения уровня загрязнения и оценки эффективности мероприятий по охране окружающей среды все пункты стационарной сети наблюдений подразделяются на четыре категории.

К первой категории отнесены пункты, располагающиеся на водных объектах, имеющих участки и замыкающие створы основных крупных речных бассейнов, места нерестилищ и зимовий ценных пород рыб.

Ко второй категории отнесены пункты, расположенные на водных объектах; в районе промышленных городов и рабочих поселков, население которых использует воду для питьевых и хозяйственно-бытовых нужд, и на участках массового отдыха населения; пункты, имеющие большое рыбохозяйственное значение; места сброса коллекторно-дренажных вод, отводимых с сельскохозяйственных угодий; пункты на пограничных створах рек, втекающих на территорию РФ из-за рубежа или вытекающих за пределы нашей страны; пункты на замыкающих створах больших и средних рек, впадающих в моря и внутренние водоемы, имеющие большое народнохозяйственное значение.

К третьей категории относят пункты, расположенные на водных объектах, где воздействие на качество воды носит умеренный и слабый характер, т.е. в районах небольших городов, населенных пунктов, промышленных предприятий, в местах поступления стоков с сельскохозяйственных угодий.

К четвертой категории принадлежат пункты стационарной сети наблюдений на водных объектах, не подверженных прямому воздействию загрязнений на качество воды («фоновые участки»).

Организация работ в зависимости от категории пунктов различается не только по объему наблюдаемых показателей, но и по срокам наблюдений. Например, на пунктах первой категории наблюдения проводят ежедневно по сокращенной программе и ежедекадно по полной программе; на пунктах второй категории ежедневно ведут только визуальные наблюдения, а полное – ежемесячно; на пунктах третьей и четвертой категорий проводят ежемесячные наблюдения по сокращенной программе, а по полной программе их проводят в основные гидрологические фазы.

Система контроля, основанная на дифференцированном определении концентрации вредных веществ и сопоставлении их с ПДК, малоэффективна. В настоящее время установлено около 1000 ПДК вредных веществ для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования и около 700 ПДК загрязняющих веществ для рыбохозяйственных водоемов, тогда как чисто загрязняющих веществ антропогенного происхождения в диапазоне концентраций 10^-4 – 10^-7 % мас. в водоемах и водотоках превысило миллион наименований.

Адекватной оценки состояния водных экосистем не дают и методы биотестирования – экспериментального определения токсичности воды для гидробионтов, поскольку возможность эксплуатации полученных результатов на естественные водоемы крайне ограничено. При разработке и стандартизации методик биотестирования практически невозможно учесть все существенные особенности жизнедеятельности организма.

Система контроля, основанная на дифференцированном определении

концентрации контролируемых вредных веществ, как и методы биотестирования, не может давать адекватной оценки состояния водных экосистем так же потому, что на водные экосистемы помимо химического загрязнения негативное влияние оказывают многие другие антропогенные факторы, например, тепловое и биологическое загрязнение.

Под загрязнением водоемов понимают снижение их биосферных функций и экологического значения в результате поступления в них вредных веществ. Загрязнение вод проявляется в изменении физических и органолептических свойств (нарушение прозрачности, окраски, запахов, вкуса), увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжелых металлов, сокращении растворенного в воде кислорода воздуха, появлении радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и других загрязнителей. Россия обладает одним из наиболее высоких водных потенциалов в мире – на каждого жителя приходится свыше 30000 м³/год воды. Однако в настоящее время из-за загрязнения или засорения около70 % рек и озер страны утратили свои качества как источника питьевого водоснабжения, в результате около половины населения потребляют загрязненную недоброкачественную воду (Государственный доклад «Вода питьевая», 1995г.).

Нарушено исторически сложившееся равновесие в водной среде Байкала – уникальнейшем озере нашей планеты, которое по подсчетам ученых могло бы обеспечить чистой водой все человечество в течение полустолетия. Только за последние 15 лет загрязнено более 100 км³ байкальской воды. На акваторию озера ежегодно поступает более 8500 т нефтепродуктов, 750 т нитратов, 13 тыс. т хлоридов и других загрязнителей. Только размеры озера и огромный объем водной массы, а также способность биоты участвовать в процессах самоочищения спасают экосистему Байкала от загрязнения.

Вода считается загрязненной, если допускается превышение допустимой нормы хотя бы по одному из трех показателей вредности: санитарно-токсикологическому, общесанитарному или органолептическому. Различают химические, биологические и физические загрязнители. К наиболее распространенным химическим загрязнителям относят нефть и нефтепродукты, синтетические поверхностно-активные вещества, пестициды, тяжелые металлы, диоксиды и др. Очень опасны биологические загрязнители, например вирусы и другие болезнетворные микроорганизмы. Не менее вредны и физические загрязнители – радиоактивные вещества, тепло, шум и т.д. Главные загрязнители воды приведены в таблице 7.4.

Таблица 7.4

Главные загрязнители воды.

Химические загрязнители	Биологические загрязнители	Физические загрязнители
Кислоты	Вирусы	Радиоактивные элементы
Оксиды	Бактерии	Взвешенные твердые
Щелочи, гидроксиды	Другие болезнетворные	частицы
Соли	Организмы	Тепло
Нефть, нефтепродукты	Водоросли	Органолептические
Пестициды	Лигнины	загрязнители
Диоксины	Дрожжевые и плесневые	Песок
Тяжелые металлы	Грибки	Ил
Фенолы		Глина
Аммонийный и нитритный
азот
Синтетические
Поверхностно-активные
вещества (СПАВ)

 

Наиболее распространенными являются химическое и бактериальное загрязнения, значительно реже наблюдается радиоактивное, механическое и тепловое загрязнение.

Химическое загрязнение считается наиболее распространенным, стойким и далеко распространяющимся. Оно может быть органическим (фенолы, нафтеновые кислоты, пестициды и др.); неорганическим (соли, кислоты, основания) и металлорганическим (диметилртуть, тетраэтилсвинец и т.д.). Хорошо растворимые в воде вредные химические вещества будут растворяться в воде, малорастворимые будут сорбироваться взвешенными частицами или осаждаться на дно. Полного самоочищения химически загрязненных вод не происходит.

Бактериальное загрязнение выражается в появлении в воде патогенных бактерий, вирусов (до 700 видов), простейших грибов и др. Этот вид загрязнений, как правило, носит временный характер.

Очень опасно радиоактивное загрязнение, вызванное содержанием в воде радиоактивных веществ. Наиболее вредны, так называемые «долгоживущие» радиоактивные элементы, обладающие сравнительно большим значением периода полураспада (стронций-90, уран-,радий-226, цезий-137). Радиоактивные элементы попадают в поверхностные водоемы при сбрасывании в них радиоактивных отходов или их захоронении.

Механическое загрязнение характеризуется попаданием в воду различных механических примесей (песок, шлам, ил и др.), которое значительно ухудшают органолептические показатели вод. Применительно к поверхностным водам возможно также их загрязнение твердыми промышленными и бытовыми отходами.

Тепловое загрязнение связано с повышением температуры вод в результате их смешивания с более нагретыми поверхностными или технологическими водами. Например, вблизи Кольской атомной станции через 7 лет после начала эксплуатации температура подземных вод повысилась с 6 до 19 ⁰С вблизи главного корпуса. При повышении температуры происходит изменение газового и химического состава в водах, что ведет к размножению анаэробных бактерий, росту гидробионтов и выделению ядовитых газов – сероводорода, метана. Одновременно происходит ускоренное развитие микрофлоры и микрофауны, что способствует развитию других видов загрязнения. По существующим санитарным нормам температура водоема не должна повышаться более чем на 3 ⁰С летом и 5 ⁰С зимой, а тепловая нагрузка на водоем не должна превышать 12-17 кДж/м³.

Основные источники загрязнения поверхностных и подземных вод.

Процессы загрязнения поверхностных вод обусловлены различными факторами. К основным из них относятся:

1) сброс в водоемы неочищенных сточных вод;

2) смыв загрязняющих веществ ливневыми осадками;

3) газодымовые выбросы и их поступление в водоемы;

4) утечки и смыв нефти и нефтепродуктов.

Наибольший вред водоемам и водотокам причиняет выпуск в них неочищенных сточных вод – промышленных, коммунально-бытовых, коллекторно-дренажных и др. Промышленные сточные воды загрязняют экосистемы самыми разнообразными компонентами (таблица 7.5).

Огромные количества таких опасных загрязняющих веществ, как пестициды, аммонийный, нитритный и нитратный азот, соединения фосфора и калия, смываются с сельскохозяйственных территорий, включая площади, занимаемые животноводческими комплексами. Эти вещества попадают в водоемы и водотоки без какой-либо очистки и поэтому имеют высокою концентрацию органических веществ, биогенных элементов и других загрязнителей.

 

Таблица 7.5

Приоритетные загрязнители водных экосистем по отраслям промышленности.

Отрасль промышленности	Преобладающий вид загрязняющих
	компонентов
Нефтегазодобывающая и	Нефтепродукты, СПАВ, фенолы,
нефтеперерабатывающая	аммонийные соли, сульфиды
Целлюлозно-бумажный	Сульфаты, органические вещества,
Комплекс, лесная промышленность	лигнины, смолистые и жирные
	вещества, азотистые вещества
Машиностроение,металлообработка,	Тяжелые металлы, временные вещества,
металлургия	фториды, цианиды, аммонийный азот,
	нефтепродукты, фенолы, смолы
Химическая промышленность	Фенолы, нефтепродукты, СПАВ,
	ароматические углеводороды,
	неорганические вещества
Горнодобывающая, уголная	Флотореагенты, неорганические вещества,
промышленность	фенолы, взвешенные вещества
Легкая, текстильная, пищевая	СПАВ, нефтепродукты, органические
промышленность	Красители, другие органические вещества

 

Значительную опасность представляют газодымовые соединения (аэрозоли, пыль и т.д.), оседающие из атмосферы на поверхность водосборных бассейнов и непосредственно на водные поверхности. Плотность выпадения аммонийного азота на европейской территории России оценивается в среднем 0,3 т/км², а серы 0,25-2,0 т/км².

Огромны масштабы нефтяного загрязнения природных вод. Миллионы тонн нефти ежегодно загрязняют морские и пресноводные экосистемы при авариях нефтеналивных судов, на нефтепромыслах в прибрежных зонах, при сбросе с судов балластных вод и т.д.

Кроме поверхностных вод постоянно загрязняются и подземные воды, в первую очередь в районах крупных промышленных центров. Загрязняющие вещества могут проникать к подземным водам различными путями: при просачивании промышленных и хозяйственно-бытовых стоков из хранилищ, прудов-накопителей, отстойников и т.д.

Следует также иметь в виду, что загрязнение подземных вод негативно сказывается и на экологическом состоянии поверхностных вод, атмосферы, почв и

других компонентов природной среды.