Источники загрязнения водных ресурсов

Под загрязнением водных ресурсов понимают любые изменения физических, химических и биологических свойств воды в водоемах в связи со сбрасыванием в них жидких, твердых и газообразных веществ, которые причиняют или могут создать неудобства, делая воду данных водоемов опасной для использования, нанося ущерб народному хозяйству, здоровью и безопасности населения. Загрязнение поверхностных и подземных вод можно распределить на такие типы: механическое - повышение содержания механических примесей, свойственное, в основном, поверхностным видам загрязнений; химическое наличие в воде органических и неорганических веществ токсического и нетоксического действия; бактериальное и биологическое - наличие в воде разнообразных патогенных микроорганизмов, грибов и мелких водорослей; радиоактивное - присутствие радиоактивных веществ в поверхностных или подземных водах; тепловое - выпуск в водоемы подогретых вод тепловых и атомных ЭС.

Основными источниками загрязнения и засорения водоемов является недостаточно очищенные сточные воды промышленных и коммунальных предприятий, крупных животноводческих комплексов, отходы производства при разработке рудных ископаемых; воды шахт, рудников, обработке и сплаве лесоматериалов; сбросы водного и железнодорожного транспорта; отходы первичной обработки льна, пестициды и т.д. Загрязняющие вещества, попадая в природные водоемы, приводят к качественным изменениям воды, которые в основном проявляются в изменении физических свойств воды, в частности, появление неприятных запахов, привкусов и т.д.); в изменении химического состава воды, в частности, появление в ней вредных веществ, в наличии плавающих веществ на поверхности воды и откладывании их на дне водоемов.

Производственные сточные воды загрязнены в основном отходами и выбросами производства. Количественный и качественный состав их разнообразен и зависит от отрасли промышленности, ее технологических процессов; их делят на две основные группы: содержащие неорганические примеси, в т.ч. и токсические, и содержащие яды.

К первой группе относятся сточные воды содовых, сульфатных, азотно-туковых заводов, обогатительных фабрик свинцовых, цинковых, никелевых руд и т.д., в которых содержатся кислоты, щелочи, ионы тяжелых металлов и др. Сточные воды этой группы в основном изменяют физические свойства воды.

Сточные воды второй группы сбрасывают нефтеперерабатывающие, нефтехимические заводы, предприятия органического синтеза, коксохимические и др. В стоках содержатся разные нефтепродукты, аммиак, альдегиды, смолы, фенолы и другие вредные вещества. Вредоносное действие сточных вод этой группы заключается главным образом в окислительных процессах, вследствие которых уменьшается содержание в воде кислорода, увеличивается биохимическая потребность в нем, ухудшаются органолептические показатели воды.

Нефть и нефтепродукты на современном этапе являются основными загрязнителями внутренних водоемов, вод и морей Мирового океана. Попадая в водоемы, они создают разные формы загрязнения: плавающую на воде нефтяную пленку, растворенные или эмульгированные в воде. Нефтепродукты, осевшие на дно тяжелые фракции и т.д. При этом изменяется запах, вкус, окраска, поверхностное натяжение, вязкость воды, уменьшается количество кислорода, появляются вредные органические вещества, вода приобретает токсические свойства и представляет угрозу не только для человека, а всего лишь 12 г нефти делают непригодной для употребления тонну воды.

Бытовые стоки, богатые органикой, ведут к повышению эвтрификации водоемов, неблагоприятно сказывающейся на их кислородном режиме и продуктивности. На базе обилия органических веществ идет усиленное развитие фитопланктона (“цветение воды”), многих других гидробионтов, прибрежных зарослей высшей растительности. Но зато возникает дефицит кислорода, расширяется глубинная зона с анаэробным обменом, накоплением сероводорода, аммиака и т. д. Это ведет к гибели ценных видов рыб и ухудшению питьевых качеств воды; многие эвтрофированные водоемы теряют хозяйственное значение.

Засорение пресных водоемов особенно опасно на фоне общей нехватки пресной воды. Принято считать, что уровень культуры выражается количеством потребляемой человеком воды. Это же относится и к уровню экономического развития страны. Так, для изготовления 1 т бумаги требуется 36 т воды, для такого же количества азотной кислоты - 300 т, синтетического волокна - 3600 т воды. Для производства 1 т зерна расходуется 500 т воды, а крупный металлургический комбинат потребляет воды примерно столько же, как город с миллионным населением. По современным данным ежегодный расход воды на земном шаре составляет порядка 150 км³, а возможный водозабор из рек и подземных источников - порядка 600 км³. Однако засорение источников пресной воды резко снижает этот потенциальный водозабор. Считается, что в реки и другие водоемы ежегодно сбрасывается около 450 км3 сточных вод, притом лишь половина этого количества подвергается искусственной очистке, да и то не всегда в достаточной степени. Уже сейчас почти половина человечества испытывает “водное голодание”, причем это относится и к высокоразвитым странам. В США, например, недостаток воды испытывает примерно 1/7 населения.

Засорение пресных вод имеет и более отдаленные последствия. Нарушения водных экосистем снижают уровень биологической самоочистки вод. В результате часть загрязнений попадает в морские водоемы.

Особенно широко распространено и весьма опасно загрязнение морских вод нефтепродуктами. Широкие масштабы транспортировки их в танкерах повышенного тоннажа почти всегда сопровождаются потерями нефтепродуктов (хотя бы при промывке емкостей), а в ряде случаев — авариями с выбросом огромных количеств нефти и ее производных. Подсчитано, что в наши дни в воды Мирового океана попадает до 10 млн. т нефти и нефтепродуктов ежегодно. Покрывающие поверхность воды нефтяные пленки нарушают обмен газами, теплом, влагой между гидросферой и атмосферой. В результате нарушаются условия существования планктона и других гидробионтов. В случаях аварий появление “нефтяных островов” вызывает катастрофическую по масштабам гибель водных птиц и многих других животных. Углеводородные компоненты нефти и продуктов ее переработки токсичны для многих беспозвоночных и для рыб, которые ими питаются. Показательным примером загрязнения вод Мирового океана является экологическая катастрофа (2010 г) в Мексиканском заливе, возникшая в результате взрыва на нефтебуровой платформе, приведшая к выбросу около 4 млн. барелей нефти, экономические и социальные последствия которой невозможно оценить.

Борьба с различными формами загрязнения биосферы - проблема, лишь условно относимая к экологическим. Разработка различного рода очистных сооружений - задача чисто техническая и во многом решенная, хотя и не всегда эти сооружения используются в должной мере. Поэтому важен и юридический аспект проблемы - соблюдение законодательства, ограничивающего выброс промышленных отходов в окружающую среду.

В целях рационального использования водных ресурсов и снижения их загрязнения в Республике Беларусь разрабатываются и реализуются правовые, экономические, организационные и технические направления охраны воды. Основу охраны и рационального использования водных ресурсов составляет правовое регулирование, которое осуществляется в Республике Беларусь в соответствии с Водным кодексом республики.

Задачами Водного кодекса является регулирование отношений в сфере использования водных ресурсов, рационального водопотребления и охраны вод, сохранения и улучшения состояния водных экосистем.

Кроме этого в кодексе также нашли отражение основные направления экономического и организационного механизма рационального использования и охраны водных ресурсов.

Так согласно Водному кодексу Республики Беларусь к экономическому регулированию охраны и рационального использования водных ресурсов относятся:

─ планирование и финансирование мероприятий по рациональному использованию и охране вод;

─ установление нормативов платы за водопользование и водопотребление;

─ установление нормативов платы за сбросы загрязняющих веществ в водные объекты;

─ предоставление налоговых, кредитных и иных льгот при внедрении мероприятий по охране вод;

─ возмещение ущерба, причиненного водным объектам и здоровью людей.

Немаловажную роль в решении проблем защиты и охраны водных ресурсов играют организационные направления, к которым следует отнести нормирование в области использования и охраны вод, применение системы государственного учета водных ресурсов, проведение мониторинга и осуществление контроля.

Во-первых, в целях обеспечения экологической и санитарно-гигиенической безопасности вод применяется нормирование в области использования и охраны вод. К основным нормативам, регулирующим вопросы охраны водных ресурсов относятся нормативы качества воды, включающие в себя общефизические, биологические, химические показатели качества и предельно допустимые концентрации веществ в воде водных объектов для различных целей водопользования.

Во-вторых, осуществляется государственный учет водных ресурсов. К системе государственного учета относятся:

─ водный кадастр;

─ водохозяйственные балансы,

─ схемы комплексного использования и охраны водных ресурсов.

Водный кадастр — это свод систематизированных данных о количестве водных ресурсов, качестве воды, а также об их использовании.

Водный кадастр республики состоит из кадастра подземных вод, в котором отражаются сведения об эксплуатационных запасах и прогнозных ресурсах подземных вод, пунктах наблюдений за подземными водами, данные наблюдений за режимом подземных вод, и кадастра использования водных ресурсов, включающем сведения о местоположении и основных параметрах водозаборов, сбросов сточных вод, очистных сооружений, использования воды без ее изъятия из источника, ежегодные данные о лимитах и фактических заборах и сбросах воды и т.д.

Государственный водный кадастр в Республике Беларусь ведется Министерством природных ресурсов и охраны окружающей среды совместно с Министерством здравоохранения.

Учетную функцию выполняют также водохозяйственные балансы, являющиеся расчетными материалами потребности в воде и наличия на данной территории водных ресурсов. Таким образом, водохозяйственный баланс состоит из двух частей: ресурсной и расходной. Сначала формируется расходная часть, в которой отражаются основные направления потребления водных ресурсов по отраслям народного хозяйства; затем ¾ ресурсная часть, учитывающая наличие вод, которые могут быть потреблены (например, естественный сток, поступление из водохранилищ, подземные воды, объем возвратных вод). Заключительным этапом в разработке водохозяйственного баланса является определение ожидаемого резерва или дефицита водных ресурсов.

Составной частью государственного учета водных ресурсов являются схемы комплексного использования и охраны вод, которыепредставляют собой систематизированные материалы исследований и проектных разработок о состоянии, перспективном использовании и охране водных объектов.

При этом составляются генеральная, бассейновые и территориальные схемы. Генеральная схема комплексного использования и охраны вод определяет принципиальные направления развития водного хозяйства страны, что позволяет достаточно четко выявить технико-экономическую целесообразность и очередность проведения наиболее крупных водохозяйственных мероприятий. На ее основе разрабатываются бассейновые схемы для бассейнов рек и других водных объектов. Территориальные схемы, разрабатываемые на основе генеральной и бассейновой схем, охватывают конкретные административно-территориальные единицы Республики Беларусь.

В-третьих, проводится мониторинг водных объектов. В Республике Беларусь мониторинг водных ресурсов включает в себя мониторинг поверхностных вод, мониторинг подземных вод, мониторинг водохозяйственных систем и сооружений.

Сеть мониторинга поверхностных вод предназначена для отбора проб воды с целью изучения промышленного, хозяйственно-бытового и сельскохозяйственного загрязнения. Оценка качества поверхностных вод проводится с помощью методов биоиндикации и расчета ИЗВ. Объектами же наблюдений мониторинга подземных вод являются воды активного водообмена, которые подразделяются на грунтовые и артезианские.

В-четвертых, осуществляется контроль за использованием и охраной водных ресурсов.

При этом выделяют несколько уровней контроля: Государственный контроль, ведомственный контроль, общественный контроль, производственный контроль.

Кроме вышеуказанных направлений особое значение имеют организационно-технические мероприятия, способствующие предотвращению истощения водных ресурсов и улучшению качества поверхностных и подземных вод.

В этом направлении важная роль принадлежит очистке сточных вод, основными из которых являются: механические, физико-химические, химические и биологические способы.

Кроме очистки сточных вод для поддержания водных объектов применяется ряд планировочных мероприятий:

1) Организация водоохранных зон. Такими зонами являются территории, примыкающие к акватории рек, водохранилищ и других поверхностных водных объектов, в пределах которых устанавливается особый режим использования и охраны водных ресурсов (например, запрещается распахивать землю, рубить лес, размещать фермы и т.п.);

2) Применение лесных насаждений вокруг водоемов и водотоков, которые предназначены для защиты водных ресурсов от разрушительных действий ветров и поступающей в них с водосбора воды, а также для уменьшения потерь воды на испарение;

3) Установление зон и округов санитарной охраны. Они устанавливаются в целях охраны водных объектов, используемых для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения, а также содержащих природные лечебные ресурсы.

3.2.2. Проблемы обеспечения населения питьевой водой.

Водным кодексом Республики Беларусь определяется состав водного фонда. Он включает поверхностные воды (водные объекты) — реки, ручьи, родники, озера, пруды, водохранилища, каналы и т.д. и подземные воды.

Расположенная на территории главных водосборов Черного и Балтийского морей Беларусь характеризуется наличием большого числа малых рек. Приблизительно 455 из них отдают свои воды Балтийскому морю и 555 — Черному, проходя через территории соседних стран. Общая протяженность 2000 рек Беларуси составляет примерно 90 тыс. км. Страна имеет более 10 тыс. озер, но только 470 из них имеют площадь водного зеркала 50 га и более. Большинство естественных озер сосредоточены на севере страны, территория которой в прошлом подверглась действию ледников, а обширные болотистые районы на юге страны были осушены и превращены в сельскохозяйственные угодья.

Ежегодный общий объем жидких отходов, сброшенных в окружающую среду, составляет около 1100 млн. м³ в год. Из этого количества 900 млн. м³ жидких стоков подвергается биологической очистке, а еще около 30 млн. м³ сточных вод очищается с помощью других средств. Примерно 115 млн. м³ подвергается только частичной очистке. Лишь небольшая часть сточных вод была зафиксирована как не подвергавшаяся очистке.

Значительная часть промышленных сточных вод в Беларуси подвергается совместной очистке с бытовыми стоками на муниципальных очистных сооружениях. Данные показывают, что бытовые стоки являются самым серьезным источником жидких отходов, на долю которых приходится 730 млн. м³ (65%) годового объема сброса сточных вод, тогда как промышленные предприятия сбрасывают лишь 320 млн. м³ (28%).

Несанкционированный сброс сточных вод в муниципальные канализационные системы и связанное с этим загрязнение осадков очистных сооружений представляют одну из серьезнейших проблем для Беларуси. Например, в иле очистных сооружений Минска отмечаются высокие концентрации тяжелых металлов. При отсутствии специальных свалок для токсичных отходов или средств для очистки сточных вод вполне вероятно, что предприятия могут сбрасывать токсичные материалы в канализационную сеть в ночное время.

Показатель качества воды в Беларуси рассчитывается на основе традиционных параметров химии воды: количество растворенного кислорода, содержание аммиака, нитритов, нефтепродуктов и фенолов. На основе величины такого обобщенного показателя качества реки относятся к категориям — от класса 1, присваиваемого самым чистым рекам, до класса VII (наиболее загрязненные). Эта система не обеспечивает полного представления качества водных источников, ибо серьезное загрязнение может обусловливаться другими параметрами, например, содержанием нитратов, фосфатов, хлоридов или сложных токсичных веществ. Ежемесячные пробы могут не учитывать фактов разлива вредных веществ, их сброса или низких уровней концентрации загрязнителей, накапливающихся в формах биологической жизни водных объектов.

В целом вода, относимая к категории "чистой", была обнаружена лишь примерно на 10% территорий, где отбирались пробы по мониторингу. Из крупных рек лишь Сож от границы с Россией до промышленной зоны Гомеля, а также средний участок Днепра выше по течению от Речицы показали присутствие чистой воды или воды класса II. Подавляющая часть водных источников относится к классу III, то есть категории умеренного загрязнения. Что касается крупных рек, то вся протяженность рек Неман и Припять, а также большая часть русл рек Западная Двина и Днепр отнесены к классу рек с умеренной степенью загрязнения. Промышленные стоки и сбросы городской канализации Гродно загрязняют Неман, а загрязнение Припяти происходит из-за сброса сельскохозяйственных отходов и сточных вод городов Пинск и Мозырь. В Витебске и Новополоцке крупные промышленные комплексы вместе с небольшими предприятиями сбрасывают в Западную Двину широкий спектр загрязнителей, включая нефтепродукты, фенолы и тяжелые металлы. Наиболее загрязненными реками являются Свислочь — ниже по течению от Минска, Буг — ниже по течению от Бреста и Березина — от места ее слияния со Свислочью. Вызывает тревогу качество воды в Днепре.

Еще большую тревогу внушает анализ данных биологического мониторинга. Исходя из величины биологического природного показателя загрязнения воды (ПЗВ), который является наиболее достоверным индексом качества воды, можно отметить, что 56% станций мониторинга расположены на главных реках и водотоках с хорошим качеством воды (ПЗВ классов I и II), 34% станций — на водных объектах с неудовлетворительным качеством воды (ПЗВ классов III и IV), а 10% станций — на водных объектах с весьма неудовлетворительным качеством воды (ПЗВ классов V и VI).

В Беларуси создано 145 водохранилищ, осуществляющих сезонное регулирование и имеющих объем свыше 1 млн. м³ каждое. Полный объем водохранилищ - более 3 км³, их суммарная площадь - 797 км². Эти источники водоснабжения и места рекреационной деятельности нуждаются в специальной защите для удовлетворения потребностей в питьевой воде. Вместе с тем водохранилища и многие естественные озера страдают от эвтрофикации (переизбытка питательных веществ) вследствие промышленных сбросов, сбросов муниципальных очистных сооружений и сельскохозяйственной деятельности, в частности, от проникновения в них органических отходов с животноводческих ферм.

Практически каждый город, каждое промышленное и сельскохозяйственное предприятие (а также, вероятно, и предприятия ВПК) загрязняют нижние горизонты. Основаниями для тревоги являются: бактериологическое загрязнение в результате нарушения санитарных требований; загрязнение нитратами вследствие неправильного внесения удобрений и технологий удаления навоза; загрязнение подпочв в местах хранения и применения пестицидов; загрязнение на площадках для хранения промышленных токсичных отходов.

Водопроводное, или "централизованное", водоснабжение, осуществляемое главным образом за счет артезианских скважин или рек, является преобладающим в городах и небольших территориях городского типа. Водоснабжение с использованием индивидуальных неглубоких колодцев преобладает во многих сельских населенных пунктах, вне пределов досягаемости водопроводов. Более 80% неглубоких колодцев имеют не соответствующее нормативам качество воды. Вода многих колодцев имеет уровни нитратов, в несколько раз превышающие предельную допустимую концентрацию. В Беларуси предельная допустимая концентрация нитратов в питьевой воде установлена на уровне 45 мг/л, что примерно соответствует стандарту стран ЕС (50 мг/л). Уровни нитратов в неглубоких колодцах во многих случаях превышают нормы. Во многих колодцах также повышено содержание хлоридов, что указывает на избыточную соляную нагрузку на питьевую воду. В твердых остатках могут накапливаться многие органические соединения, но их природа до конца не выяснена ввиду того, что анализ этих веществ не предусмотрен существующей практикой проверки децентрализованных источников питьевой воды. Не вызывает удивления и то, что неглубокие колодцы подвержены химическому и бактериальному загрязнению. Однако следует задуматься над тем, почему качество воды в артезианских скважинах не намного лучше, особенно с точки зрения химического загрязнения. Более детальная классификация видов химического загрязнения показывает, что так же, как и неглубокие колодцы, артезианские скважины подвержены загрязнению нитратами и хлоридами, а в некоторых случаях имеют значительные количества твердых осадков. Содержание хлоридов в артезианских скважинах и неглубоких колодцах представляется примерно одинаковым и свидетельствует о том, что повышенное содержание нитратов указывает на то, что нитраты просачиваются в нижележащие водоносные горизонты, и если не будут приняты соответствующие меры, в будущем могут возникнуть серьезные проблемы изыскания чистых источников воды для строительства водопроводов даже в сельской местности.

Измерения концентраций тяжелых металлов, которые осуществляются только для централизованного водоснабжения, показывают, что в данном отношении питьевая вода безопасна во всех регионах страны. Ни в одной из проб не было превышения нормы содержания по любому из металлов (ртуть, свинец, кадмий, мышьяк), за исключением некоторых измерений содержания свинца в Минской области. Более детальный анализ питьевой воды в Минске показал, что норматив был превышен только по марганцу (0,14 против 0,1 мкг/л). Но это представляется лишь второстепенной проблемой.

Общая цель стратегии экологического управления ресурсами пресной воды состоит в том, чтобы обеспечить снабжение всего населения республики водой хорошего качества и в достаточных количествах при сохранении гидрологических, биологических и химических функций экосистем. При выработке стратегии важен анализ сложившегося состояния в секторе ресурсов пресной воды, который характеризуется следующими параметрами. Возобновляемые ресурсы пресных поверхностных и подземных вод в целом по республике достаточны для удовлетворения текущих и ожидаемых потребностей в воде: ресурсы речных вод составляют 57,9 км³ в год (в средний по водности год), а естественные ресурсы пресных подземных вод — 15,9 км³ в год. Общий объем воды, аккумулированной в озерах, оценивается в 6—7 км³, а объем 145 водохранилищ — 3,1 км³. Водозабор на бытовые и хозяйственные цели не превышает в среднем 5—7% от ежегодно возобновляемых водных ресурсов. Ввиду отведения более чем половины отбираемой воды в реки (при сбросе сточных вод) уменьшение запасов водных ресурсов за счет хозяйственной деятельности не выходит за пределы точности гидрологических расчетов (2—3%). Не ожидается существенного роста потребности в воде и в ближайшие 10—15 лет.

Несмотря на то что в республике очистке подвергается значительная часть бытовых и производственных сточных вод, далеко не все города (не говоря уже о сельских населенных пунктах) имеют очистные сооружения и далеко не везде обеспечивается должный эффект очистки вод. В реки и водоемы поступает ежегодно около 70 млн. м3 загрязненных сточных вод. Со сточными водами городов и промышленности в реки поступает ежегодно до 0,8 тыс. т нефтепродуктов, свыше 9 тыс. т соединений азота (в том числе нитратов и нитритов), 0,6 тыс. т фосфора, до 19 тыс. т биологически окисляемых органических веществ и до 18,5 тыс. т различных взвесей. Вклад смывов загрязняющих веществ талыми и дождевыми водами с урбанизированных и сельскохозяйственных территорий - по объему биогенных и органических веществ, нефтепродуктов достигает 50—60% от общего поступления этих веществ в водные источники. В природных водах в недопустимых пределах отмечается присутствие тяжелых металлов (меди, никеля, хрома и др.). Частично загрязняющие вещества поступают из сопредельных стран.

Изложенное выше позволяет сделать заключение о чрезмерной нагрузке на источники пресной воды, затронувшей не только поверхностные воды (реки, озера), но и подземные. Свыше половины из 400 тыс. колодцев, используемых в сельской местности для питьевого водоснабжения, содержат нитраты и другие вредные для здоровья людей вещества в количествах, превышающих допустимые нормы. В местах концентрированной техногенной нагрузки (города, животноводческие комплексы) отмечаются случаи загрязнения глубоких подземных вод, на которых в основном базируется коммунально-бытовое водоснабжение городов.