Загрязнение природных вод

Загрязнение водоемов зависит от различных факторов миграции веществ в аквальных системах, среди которых важнейшими являются степень проточности водоема (река, озеро, водохранилище), масса и состав гидрополлютантов, температура и состав воды, насыщенность ее органикой, тип бассейна, количество и состав растений и животных водоема. Этими факторами определяется соотношение между осаждением, разбавлением, выносом и гидро- и биохимической трансформацией загрязнителей, т.е. путями самоочищения водоема.

Состав, количество и опасность гидрополлютантов. Основной причиной современной деградации природных вод Земли является антропогенное загрязнение. Главными его источниками служат:

§ сточные воды промышленных предприятий;

§ сточные воды коммунального хозяйства городов и других населенных пунктов;

§ стоки систем орошения, поверхностные стоки с полей и других сельскохозяйственных объектов;

§ атмосферные выпадения загрязнителей на поверхность водоемов и водосборных бассейнов. Кроме этого неорганизованный сток осадков (ливневые стоки, талые воды) загрязняет водоемы техногенными терраполлютантами.

Антропогенное загрязнение гидросферы в настоящее время приобрело глобальный характер и существенно уменьшило доступные эксплуатационные ресурсы пресной воды на планете. Общий объем промышленных, сельскохозяйственных и коммунально-бытовых стоков достигает 1300 км³ (по некоторым оценкам до 1800 км³), для разбавления которых требуется примерно 8,5 тыс. км³ воды, т.е. 20% полного и 60% устойчивого стока рек мира. Причем по отдельным водным бассейнам антропогенная нагрузка гораздо выше средних значений.

Общая масса загрязнителей гидросферы огромна - около 15 млрд т в год (табл. 6.5). К наиболее опасным загрязнителям относятся соли тяжелых металлов, фенолы, пестициды и другие органические яды, нефтепродукты, насыщенная бактериями биогенная органика, синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) и минеральные удобрения.

Кроме химического загрязнения водоемов определенное значение имеют также механическое, термическое и биологическое загрязнение. Для определения опасности нарушений поверхностных природных водоемов важен еще и объем безвозвратного водопотребления. В основе оценки опасности всех видов нарушений лежит общий принцип, основанный на определении объемов загрязненных стоков и размеров превышений их нормативных уровней. Опасность »-го нарушения, например, химического, рассчитывается по уравнению:

(6.2)

где D_i - величина опасности для нормального состояния водоема, выраженная в тыс. м³ чистой воды, необходимых для разбавления вредных стоков;

V_i - объем загрязненного стока, тыс. м³;

W_i - величина нарушения: концентрация максимально опасного загрязнителя в стоке, мг/л;

N_i - нормативное значение нарушения: ПДК максимально опасного загрязнителя в водоеме рыбохозяйственного назначения, мг/л.

Таблица 6.5

Ориентировочные количества массовых загрязнителей океана и континентальных вод планеты

Загрязнение вод России. В отличие от загрязнения атмосферы, где основное внимание обращается на глобальные характеристики, для загрязнения природных вод наибольший интерес представляют региональные, бассейновые особенности. По существующей санитарной классификации сточные воды в зависимости от степени загрязнения подразделяют на нормативно чистые (они не проходят очистки), нормативно-очищенные и загрязненные.

В РФ на одного человека образуется примерно в 1,5 раза больше хозяйственных стоков, чем в среднем в мире. В 1996 г. в поверхностные водные объекты было сброшено 58,9 км³ сточных вод. Около 38% (22,4 км³) сточных вод отнесены к категории загрязненных. С ними сброшено в водоемы свыше 700 тыс. тонн загрязнителей: нефтепродуктов - 9,3, взвешенных веществ - 619, фосфора - 32, СПАВ - 4, соединений меди - 0,2, железа и цинка - 19,7, фенола - 0,1 тыс. т. Реальная масса загрязнителей, поступающих в водоемы, значительно больше, поскольку в приведенных данных не учтены атмосферные выпадения загрязняющих веществ, смыв органики и ядохимикатов с сельскохозяйственных угодий и др. Основной объем сброшен предприятиями промышленности (33%) и коммунального хозяйства (61%). Объем нормативно-очищенных стоков составляет 10% от всех вод, требующих очистки, что является следствием низкой эффективности работы имеющихся очистных сооружений. Вклад различных отраслей промышленности в общий сброс загрязненных стоков отражен на рис. 6.3.

Качество воды в большинстве водных объектов России не отвечает нормативным требованиям. Ежегодно растет число створов с высоким уровнем загрязнения (более 10 ПДК), есть случаи экстремально высокого загрязнения (более 100 ПДК). Учет сброса сточных вод и система их оценки пока не упорядочены. Так, коллекторно-дренажные воды с орошаемых земель условно относятся к категории нормативно чистых, хотя обычно они загрязнены ядохимикатами, соединениями азота и фосфора. Для достижения нормального качества такие условно «чистые» воды требуют разбавления в 10-50 раз.

Существенная доля хозяйственно-питьевого водоснабжения базируется на подземных водах. Хотя они лучше защищены от проникновения поллютантов, но также подвергаются техногенному воздействию из-за загрязнения почвы и наземных водотоков. Оно происходит в первую очередь вокруг крупных промышленных центров, а также в районах интенсивного земледелия с применением химических удобрений, пестицидов и в местах расположения крупных животноводческих комплексов. На территории России выявлено около 1400 очагов загрязнения подземных вод, 80 % которых находится в европейской части.

Состояние водных источников и систем централизованного водоснабжения в Российской Федерации не может гарантировать требуемого качества питьевой воды. В 19% г. 75% исследованных проб были нестандартны по вкусовым качествам, 23% проб не отвечали гигиеническим требованиям по химическим и 11,4% - по микробиологическим показателям. В целом почти половина жителей страны потребляет недоброкачественную воду.

Приведенные данные свидетельствуют, что масштабы и темпы загрязнения гидросферы намного выше, чем других природных сред. Обостряющаяся водохозяйственная обстановка в России из-за сброса загрязненных стоков в водные объекты и нерационального использования воды наносит огромный экономический ущерб. Нарастающая деградация природных вод требует решительных действий и специальных целевых программ по их спасению.

Бассейны. Существенной географической особенностью загрязнения рек России является то, что основные промышленные районы и наибольшая концентрация населения приурочены главным образом к верховьям водосборных бассейнов (Центр, бассейн Камы, Среднее Поволжье, Урал, Кузбасс, верхние течения Оби, Енисея, Ангары). Поэтому главные реки России - Волга, Дон, Кубань, Обь, Енисей, Лена, Печора - в той или иной мере загрязнены на всем протяжении и оцениваются как загрязненные, а их крупные притоки - Ока, Кама, Томь, Иртыш, Тобол, Исеть, Тура - относятся к категории сильно загрязненных. Несмотря на уменьшение сброса сточных вод, связанное со спадом производства, наблюдается рост загрязнения рек.

Очень серьезные экологические проблемы возникли в бассейне Волги. Ее сток составляет только 5% от суммарного речного стока РФ. В то же время на хозяйственные нужды из Волги ежегодно забирается более 30 км³ свежей воды, т.е. треть всего водозабора России. А взамен река получает 19 км³ стоков - 39% от общего объема загрязненных сточных вод, образующихся на территории страны. От городов и промышленных предприятий, расположенных на берегах Волги и ее притоков, ежегодно в реку, а затем и в Каспий поступают сотни тысяч тонн нефтепродуктов, взвешенных веществ, сульфатов, органики, аммонийного азота, нитратов и нитритов, соединений тяжелых металлов и других загрязнителей.

Исследования, проведенные в бассейне Волги, показали, что две трети веществ, поступающих со сточными водами промышленных предприятий, «проскакивают» через городские очистные сооружения и остаются в воде. Смесь «очищенных» таким образом промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод для ликвидации токсичности требует разбавления в 50-200 раз. Следовательно, для разбавления поступающих ежегодно в Волгу 19 км³ сточных вод требуется от 950 до 3800 км³ чистой воды, а среднегодовой сток Волги равен всего 254 км³.

Загрязнение морей. Угрожающие размеры принимает загрязнение морей и всего Мирового океана, которому в условиях современной цивилизации отведена роль гигантской мусорной свалки. Реки выносят большую часть поступающих в них стоков в моря. В составе речного стока и атмосферных выпадений в разные части океана попадает 100 млн т тяжелых металлов. Почти 70% загрязнений морской среды связано с наземными источниками, поставляющими промышленные стоки, мусор, химикаты, пластмассы, нефтепродукты, радиоактивные отходы. К числу наиболее опасных загрязнителей морей относятся нефть и нефтепродукты. Общее загрязнение ими Мирового океана превысило 6 млн т в год, причем из всех источников вклад судоходства (включая аварии танкеров) стал уже выше поступления с материковым стоком: соответственно 35% и 31%. Каждая тонна нефти покрывает тонкой пленкой порядка 12 км² водной поверхности. По оценкам специалистов, нефтью уже загрязнена 1/5 акватории Мирового океана. Нефтяная пленка приводит к гибели живых организмов, млекопитающих и птиц, нарушает процессы фотосинтеза и, следовательно, газообмен между гидросферой и атмосферой.

Все внутренние моря Российской Федерации испытывают интенсивную антропогенную нагрузку, как на самой акватории, так и в результате техногенного воздействия на водосборном бассейне. К охарактеризованному выше стоку загрязненной волжской воды в Каспийское море добавляется непосредственное его загрязнение морским нефтепромыслом. Концентрация нефтепродуктов и фенолов в акваториях северного и восточного Каспия составляет 4-6 ПДК, а у берегов Азербайджана - 10-16 ПДК! Нефтепродуктами сильно загрязнены все европейские моря - Средиземное, Северное, Балтийское.

Степень загрязнения морской воды принято характеризовать классом качества с 1 по 7 с соответствующей оценкой от «очень чистая» до «чрезвычайно грязная». Морские воды Черноморского побережья от Анапы до Сочи характеризуются как загрязненные (IV класс) и умеренно

загрязненные (III класс). Воды восточной части Финского залива Балтийского моря относятся к грязным (V класс) и очень грязным (VI класс). Во многих морях превышены ПДК нефтяных углеводородов, фенолов, аммонийного азота, пестицидов, СПАВ, ртути. Особую озабоченность вызывает захоронение радиоактивных отходов в северных морях.

Загрязнение земли