Источники загрязнения водных объектов

Вода является одним из важнейших природных ресурсов, во многом определяющих технический и социальный прогресс тех или иных регионов и стран. Количество потребляемой пресной воды в сотни раз превосходит масштабы потребления всех остальных видов природных ресурсов вместе взятых. Именно круговорот воды составляет основу техногенного круговорота веществ и связанного с ним превращения энергии в эколого-экономических системах.

Наша планета богата водными ресурсами, однако на долю пресной воды приходится около 2%, а на долю пригодной для использования – всего 0,01%.

Основой водных ресурсов России является речной сток. В средние по водности годы он составляет 4262 км , из которых около 90% приходится на бассейны рек, впадающих в Северный Ледовитый и Тихий океаны. В то же время более 80% населения России и ее основной промышленный и сельскохозяйственный потенциал сосредоточены в бассейнах рек, впадающих в Каспийское и Азовское море. На долю этого стока приходится менее 8% годового объема речного стока страны.

Наиболее водоемкими отраслями хозяйства являются энергетика, машиностроение, целлюлозно-бумажная, топливная, химическая, нефтехимическая и пищевая промышленность, черная и цветная металлургия, а также жилищно-коммунальное и сельское хозяйство.

Со сточными водами в водные объекты поступают сотни тысяч тонн загрязняющих веществ, в результате качество воды большинства водных объектов России не отвечает нормативным требованиям. Наиболее распространенными веществами, загрязняющими поверхностные воды, являются нефтепродукты, фенолы, легко окисляющиеся (по БПК) органические вещества, соединения металлов, аммонийный и нитратный азот, а также специфические загрязняющие вещества – лигнин, кеатогенаты, формальдегид и др.

Распределение объемов (%) загрязненных сточных вод, сброшенных в поверхностные водоемы промышленными предприятиями страны по отраслям следующее:

Деревообработка 19,4

Химическая промышленность 18,3

Электроэнергетика 14,4

Черная металлургия 9,5

Угольная промышленность 8,8

Машиностроение 8,6

Цветная металлургия 6,5

Нефтепереработка 3,1

Оборонная промышленность 2,3

Легкая промышленность 2,0

Пищевая промышленность 1,7

Промышленность промстройматериалов 1,7

Нефтедобыча 0,3

Газовая промышленность 0,08

Основные реки – Волга, Дон, Кубань, Обь, Енисей, Лена, Печора – оцениваются как «загрязненные», их крупные притоки – Ока, Кама, Томь, Иртышь, Тобол, Миасс, Висеть, Тура – как «сильно загрязненные».

Проблема обеспечения населения России питьевой водой нормативного качества и в достаточном количестве во многих регионах стала одной из главных, определяющих при проведении экологических реформ и усилении их социальной направленности.

Источниками централизованного водоснабжения служат поверхностные воды, доля которых в общем объеме составляет 68%, и подземные воды, на долю которых приходится 32%. В настоящее время около 90% забираемых для нужд водоснабжения поверхностных и не менее 30% подземных вод подвергаются обработке. Однако из-за повышенного загрязнения водоисточников, в том числе солями тяжелых металлов, традиционно применяемые технологии обработки воды в большинстве случаев оказывается недостаточно эффективным.

Рис.3.1. Источники загрязнения водоемов

В использовании человеком водных ресурсов Земли различают два направления: водопользование и водопотребление. При водопользовании вода не изымается из водных объектов, но качество ее может меняться. При водопотреблении вода изымается из водных объектов и либо включается в состав вырабатываемой продукции, либо частично возвращается в водоем, но обычно уже значительно худшего качества. В результате водопотребления образуются сточные воды (рис.3.1.).

Сточная вода – это вода, где загрязнение изменяет первоначальный химический состав воды или ее физические свойства. По происхождению сточные воды подразделяются на несколько групп:

1) хозяйственно-бытовые;

2) промышленные;

3) поверхностный сток предприятий и населенных пунктов;

4) сельскохозяйственные;

5) рудничные и шахтные воды.

Каждая группа имеет свой специфический состав, в котором преобладает определенная ассоциация загрязняющих веществ. [1,10]

Хозяйственно-бытовые воды содержат большое количество органических и минеральных веществ в растворенном и взвешенном состоянии. Они образуются в жилых и общественных зданиях, на предприятиях, при приготовлении пищи, после санитарных уборок, стирки и т.п. Согласно нормам от одного жителя в сутки поступает в систему водоотведения загрязнений: взвешенных веществ – 65 г, органических (по БПК ) в не осветленной жидкости – 70 г, в осветленной – 40 г, азота аммонийного – 8 г, фосфатов – 3,3 г, хлоридов – 9 г, поверхностно-активных веществ - 2,5 г. Концентрация загрязнений в сточных водах зависит от нормы водоотведения в данном населенном пункте и определяется из выражения:

С = ,

где а – норма загрязнения, г/сут.жит;

n – удельная норма водоотведения, л/сут.жит. (зависит от степени

санитарного благоустройства зданий и климатических условий,

принимается по нормам или из данных управлений «Водоканал»).

Промышленные сточные воды отличаются большим разнообразием состава и концентраций загрязняющих веществ, определяемых характером производства, а также системой водоснабжения и водоотведения.

Сточные воды предприятий по составу подразделяются на 3 вида:

- производственные – использованные или сопутствующие технологическому процессу, которые в свою очередь можно разделить на загрязненные и нормативно чистые;

- бытовые - от санитарных узлов и пищеблоков, душевых установок;

- атмосферные – дождевые, талые, к ним можно отнести и поверхностные после полива территорий.

Характер загрязнения производственных сточных вод в основном определяется профилем предприятия, составом перерабатываемых материалов, сырья и видом выпускаемой продукции (табл. 1).

Все многообразие производственных сточных вод по характеру основных загрязнителей можно отнести к 3 группам:

· содержащие минеральные примеси (металлургия, машиностроение, производство строительных материалов, удобрений и др.);

· содержащие органические примеси (мясная, рыбная консервная, пищевая промышленность и т.д.);

· содержащие органоминеральные примеси (нефтедобывающие, нефтеперерабатывающие, текстильные и др. предприятия).

По концентрациям (мг/л) загрязненные промстоки подразделяются на 4 группы:

- слабоконцентрированные (0-500);

- среднеконцентрированные (500-5000);

- концентрированные (5000-30000);

- высококонцентрированные (более 30000);

по агрессивности:

- неагрессивные рН 6,5-8;

- слабоагрессивные рН 6-6,5 и 8-9;

- сильноагрессивные рН<6 и рН>9.

Поверхностный сток промышленных предприятий и населенных пунктовформируется за счет дождевых, талых и поливомоечных вод. К основным факторам, определяющим объем поверхностного стока, относятся:

1) интенсивность выпадения атмосферных осадков и их продолжительность;

2) общая площадь городской территории, характер ее застройки;

3) рельеф местности.

Концентрация загрязняющих веществ в поверхностном стоке колеблется в широких пределах и зависит от отраслевой принадлежности предприятий. В целом преобладают взвешенные, органические вещества, нефтепродукты, биогенные элементы, тяжелые металлы.

Сельскохозяйственные стоки подразделяются на стоки животноводческих комплексов, поверхностный сток с полей, коллекторно-дренажные воды.

В стоках животноводческих комплексов основными загрязняющими компонентами являются органическое вещество, азот, фосфор; растворенные вещества составляют 20-35%, взвешенные 65-80% от общего объема. Состав поверхностного стока, ливневых и талых вод с сельскохозяйственных угодий содержит вещества, применяемые в качестве удобрений и средств защиты растений: азот, фосфор, калий, пестициды.

Орошение земель приводит к вымыванию из них легкорастворимых солей, в первую очередь Na, сульфатов и хлоридов. Минерализация коллекторно-дренажных вод изменяется в пределах 1-15 г/л, их состав преимущественно хлоридно-сульфатно-натриевый.

Шахтные и рудничные водычасто имеют высокую минерализацию, кислую реакцию среды и содержат большое количество рудных элементов, которые интенсивно концентрируются как в жидкой фазе, так и во взвесях.