Введение: сущность и значение водных ресурсов. Экологические проблемы - загрязнение воды

Введение: сущность и значение водных ресурсов ……………………….… 1

1. Водные ресурсы и их использование …………………………………….. 2

2. Водные ресурсы России ………………………………………………….... 4

3. Источники загрязнения …………………………………………………... 10

3.1. Общая характеристика источников загрязнения …………………...… 10

3.2. Кислородное голодание как фактор загрязнения водоемов ……….… 12

3.3. Факторы, препятствующие развитию водных экосистем …………… 14

3.4. Сточные воды …………………………………………………...……… 14

3.5. Последствия попадания сточных вод в водоемы ………………..…… 19

4. Меры по борьбе с загрязнением водных ресурсов ……………………... 21

4.1. Естественная очистка водоемов …………………………………..…… 21

4.2. Методы очистки сточных вод …………………………………….…… 22

4.2.1. Механический метод ……………………………………………….… 23

4.2.2. Химический метод ………………………………………………….….23

4.2.3. Физико-химический метод ………………………………………...… 23

4.2.4. Биологический метод ……………………………………………….... 24

4.3. Бессточные производства ……………………………………………… 25

4.4. Мониторинг водных объектов ………………………………………… 26

Заключение ………………………………………………………………….. 26

Введение: сущность и значение водных ресурсов

Вода является ценнейшим природным ресурсом. Она играет исключительную роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни. Огромное значение вода имеет в промышленном и сельскохозяйственном производстве; общеизвестна необходимость ее для бытовых потребностей человека, всех растений и животных. Для многих живых существ она служит средой обитания.

Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сельского хозяйства, значительное расширение площадей орошаемых земель, улучшение культурно-бытовых условий и ряд других факторов все больше усложняет проблемы обеспечения водой.

Потребности в воде огромны и ежегодно возрастают. Ежегодный расход воды на земном шаре по всем видам водоснабжения составляет 3300-3500 км 3 . При этом 70% всего водопотребления используется в сельском хозяйстве.

Много воды потребляют химическая и целлюлозно-бумажная промышленность, черная и цветная металлургия. Развитие энергетики также приводит к резкому увеличению потребности в воде. Значительное кол-во воды расходуется для потребностей отрасли животноводства, а также на бытовые потребности населения. Большая часть воды после ее использования для хозяйственно-бытовых нужд возвращается в реки в виде сточных вод.

Дефицит чистой пресной воды уже сейчас становится мировой проблемой. Все более возрастающие потребности промышленности и сельского хозяйства в воде заставляют все страны, ученых всего мира искать разнообразные средства для решения этой проблемы.

На современном этапе определяются такие направления рационального использования водных ресурсов: более полное использование и расширенное воспроизводство ресурсов пресных вод; разработка новых технологических процессов, позволяющих предотвратить загрязнение водоемов и свести к минимуму потребление свежей воды.

1. Водные ресурсы и их использование

Водная оболочка земли в целом именуется гидросферой и представляет собой совокупность океанов, морей, озер, рек, ледяных образований, подземных и атмосферных вод. Общая площадь океанов Земли в 2,5 раза превышает территорию суши.

Общие запасы воды на Земле составляют 138,6 млн. км 3 . Около 97,5% воды - соленая или в значительной мере минерализованная, то есть требующая очистки для целого ряда применений.. На Мировой океан приходится 96,5% объема водной массы планеты.

Для более ясного представления о масштабах гидросферы следует сопоставить ее массу с массой других оболочек Земли (в тоннах):

Гидросфера - 1,50х10 18

Земная кора - 2,80x10"

Живое вещество (биосфера) - 2,4 х10 12

Атмосфера - 5,15х10 13

Представление о мировых запасах воды дает информация, изложенная в таблице 1.

Таблица 1.

В настоящее время обеспеченность водой в расчете на одного человека в сутки в различных странах мира разная. В ряде стран с развитой экономикой назрела угроза недостатка воды. Дефицит пресной воды на земле растет в геометрической прогрессии. Однако существуют перспективные источники пресной воды – айсберги, рожденные ледниками Антарктиды и Гренландии.

Как известно, без воды не может жить человек. Вода – один из важнейших факторов, определяющих размещение производительных сил, а очень часто и средство производства. Увеличение расходования воды промышленностью связано не только с ее быстрым развитием, но и с увеличением расхода воды на единицу продукции. Например, на производство 1 т хлопчатобумажной ткани фабрики расходуют 250 м 3 воды. Много воды требуется химической промышленности. Так, на производство 1 т аммиака затрачивается около 1000 м 3 воды.

Современные крупные теплоэлектростанции потребляют огромное количество воды. Только одна станция мощностью 300 тыс. кВт расходует до 120 м 3 /с, или более 300 млн. м 3 в год. Валовое потребление воды для этих станций в перспективе возрастет примерно в 9-10 раз.

Одним из наиболее значительных водопотребителей является сельское хозяйство. В системе водного хозяйства это самый крупный водопотребитель. На выращивание 1 т пшеницы требуется за вегетационный период 1500 м 3 воды, 1 т риса – более 7000 м 3 . Высокая продуктивность орошаемых земель стимулировала резкое увеличение из площади во всем мире – она сейчас равна 200 млн. га. Составляя около 1/6 всей площади посевов, орошаемые земли дают примерно половину сельскохозяйственной продукции.

Особое место в использовании водных ресурсов занимает водопотребление для нужд населения. На хозяйственно-питьевые цели в нашей стране приходится около 10% водопотребления. При этом обязательными являются бесперебойность водоснабжения, а также строгое соблюдение научно обоснованных санитарно-гигиенических нормативов.

Использование воды для хозяйственных целей – одно из звеньев круговорота воды в природе. Но антропогенное звено круговорота отличается от естественного тем, что в процессе испарения часть использованной человеком воды возвращается в атмосферу опресненной. Другая часть (составляющая, например, при водоснабжении городов и большинства промышленных предприятий 90%) сбрасывается в водоемы в виде сточных вод, загрязненных отходами производства.

По данным Государственного водного кадастра России, суммарный забор воды из природных водных объектов в 1995 г. составил 96,9 км 3 . В том числе для нужд народного хозяйства было использовано свыше 70 км 3 , в том числе на:

промышленное водоснабжение – 46 км 3 ;

Химические свойства природной воды определяются количеством и составом сторонних примесей, которые присутствуют в ней. По мере развития современной промышленности все более актуальным становится вопрос мирового загрязнения пресных вод.

По мнению ученых, в скором времени водных ресурсов, пригодных для использования в хозяйственно-бытовой деятельности, станет катастрофически мало, поскольку источники загрязнения воды даже при наличии очистных сооружений негативно воздействуют на поверхностные и грунтовые воды.

Загрязнение питьевой воды – процесс изменения физико-химических показателей и органолептических свойств воды, что предусматривает некоторые ограничения в дальнейшей эксплуатации ресурса. Особо актуальным является загрязнение пресной воды, качество которой напрямую связано с человеческим здоровьем и продолжительностью жизни.

Качество воды определяется с учетом степени важности ресурсов – рек, озер, прудов, водохранилищ. При выявлении возможных отклонений от нормы определяются причины, повлекшие загрязнение поверхностных и грунтовых вод. На основании полученного анализа принимаются оперативные меры по устранению загрязнителей.

Что вызывает загрязнение водных ресурсов

Существует множество факторов, которые могут привести к загрязнению воды. В этом не всегда виноваты люди или развитие промышленности. Большое влияние оказывают техногенные катастрофы и катаклизмы, которые могут привести к нарушению благоприятных условий окружающей среды.

Промышленные компании способны наносить ощутимый вред окружающей среде, загрязняя воду химическими отходами. Особую опасность составляет биологическое загрязнение бытового и хозяйственного происхождения. Сюда относятся стоки жилых домов, коммунальных предприятий, учебных и социальных заведений.

Водный ресурс может быть загрязнен в период сильных дождей и таяния снега, когда осадки поступают из сельскохозяйственных угодий, ферм и пастбищ. Высокое содержание пестицидов, фосфора и азота может привести к экологической катастрофе, поскольку подобные стоки не подвержены очистке.

Еще один источник загрязнения – воздух: пыль, газ и дым из него оседают на водную поверхность. Более опасными для природных водоемов являются продукты нефтепереработки. Загрязняющиеся стоки появляются в зонах нефтедобычи или в результате техногенных катастроф.

Каким загрязнениям подвержены подземные источники

Источники загрязнения подземных вод можно условно разделить на несколько категорий: биологические, химические, тепловые, радиационные.

Биологического происхождения

Биологическое загрязнение грунтовых вод возможно при попадании патогенных организмов, вирусов и бактерий. Основные источники загрязнения воды – канализационные и дренажные колодцы, смотровые ямы, септики и фильтрационные зоны, где происходит очистка отработанных стоков в результате хозяйственно-бытовой деятельности.

Загрязнение подземных вод происходит на сельскохозяйственных угодьях и фермерских хозяйствах, где человек активно использует сильные химикаты и удобрения.
Не менее опасными являются вертикальные щели в горных породах, через которые проникают химические загрязнения в напорные водные слои. Кроме того, они могут просачиваться в автономную систему водоснабжения при деформациях или недостаточной изоляции водозаборной колонны.

Теплового происхождения

Возникает в результате существенного повышения температуры грунтовых вод. Зачастую это происходит вследствие смешивания подземных и поверхностных источников, сброса технологических стоков в очистные колодцы.

Радиационного происхождения

Подземные воды могут загрязняться в результате испытаний по взрыву бомб – нейтронных, атомных, водородных, а также в процессе производства реакторов на ядерном топливе и оружия.

Источники загрязнения – АЭС, хранилища радиоактивных компонентов, шахты и рудники по добыче горных пород с естественным уровнем радиоактивности.

Источники загрязнения питьевой воды способны нанести существенный вред окружающей среде и здоровью человека. Поэтому нужно беречь воду, которую мы пьем, чтобы обеспечить себе долгое и счастливое существование.

Основными источниками загрязнения являются сточные воды промышленных и коммунальных предприятий, крупных животноводческих комплексов и ферм, ливневые стоки в городах и смыв дождевыми потоками ядохимикатов и удобрений с полей. Сточные воды промышленных предприятий образуются на различных стадиях технологических процессов.

С нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленностью, транспортировкой нефти и нефтепродуктов связано распространение в водоемах самых стойких загрязнителей - нефтяных масел. Каждая тонна нефти, растекаясь по водной поверхности, образует пленку из легких масел на площади до 12 км 2 , затрудняющую газообмен с атмосферой. Средние фракции нефти, смешиваясь с водой, образуют ядовитую эмульсию, оседающую на жабрах рыб. Тяжелые масла - мазут - оседают на дно водоемов, вызывая токсические отравления фауны, гибель рыб.

Теплоэнергетика - являются выбросы теплоты, следствиями которых могут быть: постоянное повышение температуры в водоемах, зарастание водоемов водорослями, нарушение кислородного баланса, что создает угрозу для жизни обитателей рек и озер.

Гидроэлектростанции - сооружение плотины приводит к значительному затоплению прилегающих территорий, изменению гидрологического и биологического режимов рек. На мелководьях водохранилищ широко распространено «цветение» воды; они стали ареной нашествия сине-зеленых водорослей. Отмирая, водоросли в процессе разложения выделяют фенол и другие ядовитые вещества. Рыбы покидают такие водоемы, вода в них делается непригодной для питья и даже для купания.

Сточные воды целлюлозно-бумажной промышленности- о ни содержат органические вещества, которые в процессе окисления поглощают кислород, вызывают массовую гибель рыбы, придают воде неприятный вкус и запах.

Отходы химических и нефтехимических производств , горнодобывающей промышленности засоряют воду солями и растворами. Особенно опасны соединения ртути, цинка, свинца, мышьяка, молибдена и других тяжелых металлов, вызывающих чрезвычайно опасные заболевания людей, которые способны накапливаться в организмах обитателей рек, озер, морей и океанов.

Машиностроительный комплекс- основными загрязнителями сточных вод являются ионы тяжелых металлов, неорганические кислоты и щелочи, цианиды, поверхностно-активные вещества.

Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) и синтетические моющие средства (СМС) очень токсичны и устойчивы к процессам биологического разложения. Наряду с машиностроением СПАВ и СМС попадают в водоемы вместе с отходами текстильной, меховой, кожевенной промышленности, с бытовыми и коммунальными сточными водами.

Сельскохозяйственное производство во многих регионах мира влечет загрязнение поверхностных водоемов. Ядовитые вещества попадают в водоемы в виде пестицидов, используемых для борьбы с вредителями и болезнями сельскохозяйственных культур. Сточные воды крупных животноводческих комплексов отличаются высокой концентрацией растворенных и нерастворенных загрязняющих веществ.

Опасным загрязнителем являются бытовые сточные воды и бытовой мусор , которые содержат 30 - 40% органических веществ. Присутствие большого количества органических веществ создает в грунтах устойчивую среду, в которой возникает особый тип иловых вод, содержащих сероводород, аммиак, ионы металлов.

Особую угрозу жизни водоемов и здоровью людей представляют радиоактивные загрязнения. Захоронение жидких и твердых радиоактивных отходов осуществлялось в морях и океанах многими странами, имеющими атомный флот и атомную промышленность. Накопление сброшенных в море радиоактивных отходов, а также аварии атомных судов и подводных лодок представляют опасность не только для нынешнего, но и для будущих поколений.

При аварии на Чернобыльской АЭС радиоактивные продукты попадали в водоемы из воздуха и со стоками с загрязненной местности в бассейн р. Днепр на территории Беларуси, России, Украины. В связи с этим наблюдалось кратковременное превышение установленных норм загрязнения воды в р. Припять.

Интенсивное использование водных ресурсов влечет за собой то, что вода теряет способность к самоочищению. Самоочищение в гидросфере связано с круговоротом веществ. В водоемах оно обеспечивается совокупной деятельностью населяющих их организмов. Поэтому одна из важнейших задач рационального водопользования состоит в том, чтобы поддержать эту способность.

Из общего количества сточных вод, сбрасываемых в поверхностные водоемы, около 23% являются нормативно-чистыми (отводятся без очистки), 76%- нормативно очищенными и 1% - загрязненными. Неочищенные сточные воды нуждаются в многократном разбавлении чистой водой. Нормативно-очищенные воды также содержат загрязнения, и для их разбавления на каждый 1 м 3 требуется до 6 - 12 м 3 свежей воды.

В гидрохимических лабораториях определяется более 100 показателей качества воды: содержание плавающих примесей и взвешенных веществ, запах, вкус и цвет воды, состав и концентрация минеральных примесей и растворенного в воде кислорода, состав и концентрация ядовитых и вредных веществ, устанавливается ее соответствие нормам ПДК.

В РБ при оценке степени загрязненности поверхностных вод используют нормативы ПДК вредных веществ, разработанные для:

хозяйственно-питьевого водоснабжения (более 400), для рыбохозяйственных водоемов (более 100), для рекреационных водных источников-14

Качество поверхностных вод при наличии результатов по достаточному количеству показателей можно оценить, используя индекс загрязнения воды (ИЗВ). ИЗВ рассчитывается как 1/6 суммы отношений средних концентраций учитываемых ингредиентов (растворенный кислород, БПК 5 , азот аммонийный, азот нитритный, нефтепродукты и фенолы) к предельно допустимым концентрациям этих ингредиентов

ИЗВ=1/6 , где С i – средняя концентрация определяемого ингредиента за период наблюдений; ПДК i – предельно допустимая концентрация ингредиента; 6 – количество ингредиентов, учитываемых при расчетах.

В итоге качество воды определяется в зависимости от класса ее загрязненности:

первый -- очень чистая вода, ИЗВ≤0,3;

второй -- чистая, ИЗВ >0,3-1;

третий -- умеренно загрязненная, ИЗВ>1-2,5;

четвертый -- загрязненная, ИЗВ>2,5-4;

пятый -- грязная, ИЗВ>4-6;

шестой -- очень грязная, ИЗВ>6-10;

седьмой -- чрезвычайно грязная, ИЗВ>10.

Реки РБ относят к умеренно загрязненным. ИЗВ=1-2

Наиболее загр. Свислочь-2,8-3,5, Березина (Светлогорск =2,1)

Разбавление сточных вод - это процесс перемешивания сточных вод с водной средой, в которую они выпускаются, в итоге уменьшается концентрация примесей в сточных водах. Интенсивность процесса разбавления качественно характеризуется кратностью разбавления:

n = (С о – С в)/(С – С в), (6.5)

где С о - концентрация загрязняющих веществ в выпускаемых сточных водах; С в и С - концентрация загрязняющих веществ в водоеме до и после выпуска соответственно.

по данным Всемирной организации здравоохранения, вследствие потребления недоброкачественной воды ежегодно заболевает около 500 млн чел., а детская смертность достигает 5 млн чел. в год. Материальный ущерб выражается также в снижении уловов рыбы, дополнительных затратах на водоснабжение населения и промышленных предприятий, строительство очистных сооружений.

13. Основные направления охраны и рационального использования
водных ресурсов

Эффективными способами очистки сточных вод являются механические, биологические (биохимические), физико-химические. Для ликвидации бактериального загрязнения применяется обеззараживание сточных вод (дезинфекция).

Механический – наиболее доступный метод – применяется главным образом для удаления из сточной жидкости нерастворенных и коллоидных частиц органического или минерального происхождения путем простого отстаивания. К приспособлениям механической очистки относятся песколовки, применяемые для задержания частиц минерального происхождения; отстойники, необходимые для задержания примесей органического происхождения, находящихся во взвешенном состоянии.

Очисткой достигается выделение из бытовых сточных вод до 60%, а из производственных - до 95% нерастворенных примесей. Она считается оконченной, если, по местным условиям и в соответствии с санитарными правилами, сточные воды можно после дезинфекции спустить в водоем. Чаще механическая очистка является предварительной стадией перед биологической, или, точнее, биохимической очисткой.

Биохимические методы очистки основаны на использовании жизнедеятельности микроорганизмов-минерализаторов, которые, размножаясь, перерабатывают и тем самым преобразуют сложные органические соединения в простые, безвредные минеральные вещества. Таким образом, удается практически полностью освободиться от органических загрязнителей, остающихся в воде после механической очистки. Сооружения для биологической или биохимической очистки сточных вод могут быть разделены на два основных типа. Сооружения, в которых биологическая очистка происходит в условиях, близких к естественным (биологические пруды, поля фильтрации, поля орошения), и сооружения, в которых очистка стоков осуществляется в искусственно созданных условиях (биологические фильтры, аэротенки - специальные емкости). К физико-химическим методам очистки сточных вод относятся: электрохимический в электрических полях, электрокоагуляция, электрофлотация, ионный обмен, кристаллизация и др.

Все перечисленные способы очистки сточных вод имеют две конечные цели: регенерацию - извлечение из сточных вод ценных веществ и деструкцию - разрушение загрязняющих веществ и удаление продуктов распада из воды. Наиболее перспективными являются такие технологические схемы, осуществление которых исключает сброс сточных вод.

Эффективным методом борьбы с загрязнением водоемов является внедрение повторного и оборотного водоснабжения на промышленных предприятиях. Оборотным водоснабжением называется такое водоснабжение, когда вода, забираемая из природного источника, рециркулирует затем в рамках применяемых технологий (охлаждаясь или очищаясь) без сброса в водоем или канализацию. В настоящее время объем оборотного и последовательного использования воды в отношении к общему объему водопотребления на производственные нужды в Беларуси достигает 89%.

Проблемы охраны и рационального использования водных ресурсов в странах СНГ решаются в значительной степени путем государственного регулирования и, в первую очередь, через систему прогнозирования и планирования. Основная задача - поддержание водных ресурсов в пригодном для потребителя состоянии и их воспроизводство в целях полного удовлетворения нужд народного хозяйства и населения в воде.

Исходной базой прогнозирования и планирования использования водных ресурсов являются данные водного кадастра и учета расходования вод по системе водохозяйственных балансов. Водный кадастр - это систематизированный сбор сведений о водных ресурсах и качестве вод, а также о водопользователях и водопотребителях, объемах потребляемых ими вод.

Прогноз использования водных ресурсов основывается на расчете водохозяйственного баланса, который содержит ресурсную и расходную части. Ресурсная (приходная) часть водохозяйственного баланса учитывает все виды вод, которые могут быть потреблены (естественный сток, поступление из водохранилищ, подземные воды, объем возвратных вод). В расходной части водохозяйственного баланса определяется потребность в воде по отраслям народного хозяйства с учетом сохранения в реках транзитного стока для обеспечения экологических требований, необходимого санитарно-гигиенического состояния водоемов

Основным государственным предприятием, отвечающим за водоснабжение и установки по очистке сточных вод, является организация «Водоканал».

Для предотвращения загрязнения водных объектов, а также сохранения среды обитания животных и растительных организмов на землях, прилегающих к речным руслам или акваториям водоемов, устанавливаются водоохранные зоны, а в их пределах выделяются прибрежные полосы строго охраняемого режима. В целях охраны водных объектов, которые используются для хозяйственно-питьевого водообеспечения, в местах водозабора устанавливается зона санитарной охраны.

Прибрежные полосы являются природоохранной территорией с режимом ограниченной хозяйственной деятельности. В них запрещается: распашка земель, садоводство и овощеводство; выпас скота; хранение и использование ядохимикатов и минеральных удобрений; размещение садоводческих товариществ, баз отдыха, палаточных городков, стоянок автотранспорта и сельскохозяйственной техники; строительство зданий и сооружений, мойка и техническое обслуживание транспортных средств и техники.

В ближайшей перспективе необходимо завершить создание водоохранных зон рек, озер и искусственных водоемов на расстоянии до 500 м от уреза воды на всех малых, средних и крупных водных объектах (в частности, рек длиной более 10 км). Все это должно сопровождаться установлением в защитных зонах жесткого регламента земле- и водопользования, запретом строительства производственных объектов, имеющих выбросы и стоки, благоустройством территории и т.п.

Похожая информация.

Вода — это самый ценный природный ресурс. Ее роль — участие в процессе обмена всех веществ, которые являются основой любой жизненной формы. Невозможно представить себе деятельность промышленных, сельскохозяйственных предприятий без использования воды, незаменима она в бытовой жизни человека. Вода необходима всем: людям, животным, растениям. Для кого-то она является средой обитания.

Бурное развитие жизнедеятельности людей, нерачительное использование ресурсов привело к тому, что э кологические проблемы (загрязнение воды в том числе), стали слишком острыми. Их решение стоит у человечества на первом месте. Ученые, экологи всего мира бьют тревогу и пытаются найти решение мировой проблемы

Источники загрязнения воды

Причин загрязнения достаточно много, и не всегда виной этому человеческий фактор. Природные катаклизмы также наносят вред чистым водоемам, нарушают экологическое равновесие.

Самыми распространенными источниками загрязнения воды считаются:

Промышленные, бытовые сточные воды. Не прошедшие систему очистки от химических вредных веществ, они, попадая в водоем, провоцируют экологическую катастрофу.

Третичная очистка. Вода обрабатывается порошками, специальными составами, многоэтапно фильтруется, убивая вредные организмы и уничтожая другие вещества. Используется для бытовых нужд граждан, а также в пищевой промышленности, в сельском хозяйстве.



- радиоактивное загрязнение воды

К основным источникам, которые загрязняют Мировой океан, относятся следующие радиоактивные факторы:

• испытания ядерного оружия;

  сбросы радиоактивных отходов;

  крупные аварии (суда с атомными реакторами, ЧАЭС);

  захоронения на дне океанов, морей радиоактивных отходов.

Экологические проблемы и загрязнение воды в том числе напрямую связаны с заражением радиоактивными отходами. Например, французские и английские атомные заводы заразили практически всю Северную Атлантику. Наша страна стала виновницей загрязнения Северного Ледовитого океана. Три атомных подземных реактора, а также производство Красноярск-26 засорили крупнейшую реку Енисей. Очевидно, что радиоактивные продукты попали в океан.



Загрязнение мировых вод радионуклидами

Остро стоит проблема загрязнения вод Мирового океана. Кратко перечислим самые опасные радионуклиды, попадающие в него: цезий-137; церий-144; стронций-90; ниобий-95; иттрий-91. Все они обладают высокой биоаккумулирующей способностью, переходят по пищевым цепочкам и концентрируются в морских организмах. При этом создается опасность как для человека, так и для гидробионтов.

Акватории арктических морей подвергаются сильным загрязнениям различных источников поступления радионуклидов. Люди беспечно сбрасывают опасные отходы в океан, тем самым превращая его в мертвый. Человек, наверно забыл, что океан — это главное богатство земли. Он обладает мощными биологическими и минеральными ресурсами. И если мы хотим выжить, необходимо срочно принимать меры по его спасению.

Пути решения

Рациональное потребление воды, охрана от загрязнений — главные задачи человечества. Пути решения экологических проблем по загрязнению вод ведут к тому, что прежде всего большое внимание следует уделять сбросам опасных веществ в реки. В промышленных масштабах необходимо усовершенствовать технологии по очистке сточных вод. В России необходимо ввести закон, который бы повышал взимание платы за сбросы. Вырученные средства должны направляться на разработку и сооружение новых экологических технологий. За наименьшие выбросы плату нужно снижать, это будет служить мотивацией к сохранению здоровой экологической обстановки.

Большую роль в решении экологических проблем играет воспитание подрастающего поколения. С ранних лет необходимо приучать детей к уважению, любви к природе. Внушать им, что Земля — наш большой дом, за порядок в котором ответственен каждый человек. Воду необходимо беречь, не лить ее бездумно, стараться, чтобы в канализацию не попадали посторонние предметы и вредные вещества.



Заключение

В заключение хочется сказать, что экологические проблемы России и загрязнение воды волнуют, пожалуй, каждого. Бездумное расточительство водных ресурсов, захламление рек различным мусором привело к тому, что в природе осталось совсем немного чистых, безопасных уголков. Экологи стали намного бдительнее, принимаются множественные меры по восстановлению порядка в окружающей среде. Если каждый из нас задумается о последствиях нашего варварского, потребительского отношения, положение можно исправить. Только сообща человечеству удастся спасти водоемы, Мировой океан и, возможно, жизнь будущих поколений.

В 1987 г. население нашей планеты превысило 5 миллиардов человек, из которых более половины потребляют воды почти в 10 раз меньше среднего объема, расходуемого на одного человека в мире. Вместе с тем загрязнение сточных вод быстро растет, неся с собой эпидемии с тяжелыми последствиями. По данным всемирной организации здоровья (ВОЗ), от потребления загрязненной воды ежесуточно умирает 25 тыс. человек, а количество ежегодных жертв от плохой воды составляет около 9 миллионов человек (всего на Земле страдает ежегодно от болезней, связанных с загрязнением воды, около 500 млн. человек). Если же население планеты достигнет нынешнего среднего уровня потребления воды, то загрязнения удвоятся, и можно предположить, что количество заболеваний и смертность от загрязненной воды значительно увеличатся.

На заре становления человеческой цивилизации загрязнения вод в основном содержали продукты жизнедеятельности человека и других живых организмов. Они не представляли собой существенной опасности, которая могла бы внести какие бы то ни было заметные изменения в естественные биохимические процессы природы. Природные воды легко справлялись с таким загрязнением, чему способствовали содержащиеся в воде кислород и водные организмы. Однако природная способность самоочищения, разумеется, имеет свои пределы, при нарушении которых замечательная способность самоочищаться сначала ослабевает, теряет активность, а затем и совсем исчезает.

После начала промышленной революции XVIII – нач. XIX вв., в период перехода от мануфактуры к машинно-фабричному производству и быстрого роста городов, резко увеличиваются сбросы загрязненных сточных вод в природные водоемы. Вода, не очищенная от продуктов сброса, поступая в водопровод, вызывает частые вспышки эпидемий.

О масштабах бедствий, вызываемых загрязнением водоемов, могут дать представление вспышки эпидемий в Индии (1940-1950 гг.), вызванные фекальными инфекциями, которые привели к массовым инфекционным заболеваниям с летальным (смертельным) исходом только от желудочно-кишечных заболеваний 27 430 000 человек.

Несмотря на то, что необходимость очистки воды перед подачей ее в питьевой водопровод стала очевидной, еще далеко не везде это требование может быть выполнено. За последние десятилетия промышленно развитые страны стали производить такое громадное количество самых различных веществ (загрязнителей воды), при котором водоочистные сооружения не обеспечивают необходимую очистку питьевой воды. По сведениям национальной ассоциации в защиту природы США, около 26 млн. американцев пьют воду с болезнетворными бактериями, 10 млн. – с радиоактивными веществами, 7 млн. – с пестицидами и свинцом. Во многих других странах загрязнение воды также превышает не только предельно допустимые концентрации, установленные самим человеком, но и противоречит элементарному здравому смыслу, взывающему к сохранению всего живого – к выживанию.

Последние десятилетия особенно стало прогрессировать загрязнение гидросферы, всех ее составляющих – океанов, морей, рек, прудов, болот, подземных вод. Основным источником загрязнения служат отходы антропогенной деятельности: бытовые и промышленные сточные воды, нефть, радиоактивные вещества. Количество указанных и многих других загрязнений гидросферы продолжает катастрофически расти. Опасные загрязнения нефтью и радиоактивными веществами уже сейчас охватывают колоссальные пространства Мирового океана.

Вследствие резко возросших масштабов промышленной деятельности человека в природные водоемы поступает огромное количество взвешенных и растворенных веществ, в основном неорганических, органических, бактериальных и биологических. Источником загрязнения считают объект, вносящий загрязняющие вещества, микроорганизмы и тепло в поверхностные или подземные воды. В большинстве случаев причиной загрязнения водных бассейнов служит сброс в водоемы неочищенных или частично очищенных сточных вод, после использования их в производственной и бытовой деятельности человека.

Многообразие промышленных и коммунальных стоков затрудняет их классификацию. По содержанию загрязнений водоемы разделяют на три группы: содержащие неорганические, органические, бактериальные и биологические вещества .

В первую группу входят минеральные примеси, содержащие частицы песка, глины, минеральных солей, кислот, щелочей, сернистые соединения, ионы тяжелых металлов. К ним следует отнести воды сернокислотных, содовых и азотно-туковых заводов, шахт и рудников, обогатительных фабрик свинцовых, цинковых, никелевых руд и других отраслей промышленности, сточные воды которых неблагоприятно действуют на естественную воду, значительно ухудшая ее природные свойства – вкус, запах, цвет, прозрачность, рН.

Ко второй группе загрязнений относят органические вещества, в которые входят и ядовитые. Такие сточные воды обычно поступают в водоемы с нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов, предприятий синтетического каучука и органического синтеза, коксохимических, газосланцевых, ферромарганцевых и других предприятий. Эти стоки содержат опасные для растительности и живых организмов водоемов фенолы, смолы, сероводород, аммиак, кетоны, нафтеновые кислоты и отходы нефтепродуктов.

Третья группа загрязнений – сточные воды бытового хозяйства, сбросы предприятий медицины и пищевой промышленности; сюда следует отнести также стоки некоторых промышленных предприятий – бойен, кожевенных заводов, биофабрик, производств обработки шерсти, мехов и др.

По источнику загрязнений сточные воды разделяют на промышленные, сельскохозяйственные, бытовые и атмосферные. Промышленные сточные воды являются следствием производства различных отраслей народного хозяйства, среди которых наиболее крупные потребители воды – это черная и цветная металлургия, химическая, нефтехимическая, лесохимическая и нефтеперерабатывающая промышленность.

Сельскохозяйственные загрязнения водоемов обусловлены использованием ядохимикатов для подавления вредителей и болезней растений, сорняков. Эти химикаты смываются с больших территорий и неизбежно оказываются в водоемах. Кроме того, большие массы загрязнений поступают в водные объекты от животноводства.

Бытовые сточные воды связаны с жизнедеятельностью городов и населенных пунктов. Это в основном бытовые стоки, содержащие фекалии, микроорганизмы, в том числе патогенные.

Атмосферные воды содержат загрязнители промышленного происхождения, попадающие в воздух, а затем захватываемые конденсирующейся атмосферной влагой, а также поступающие с испарением из стоков воды, смывающей городские улицы, территории промышленных предприятий.

Уже говорилось, что загрязнение прудов, рек, озер, морей и океанов с каждым годом резко возрастает, поэтому необходимо подробнее остановиться на перечисленных источниках загрязнения.

К основным источникам загрязнения природных вод относятся сточные воды промышленных и коммунальных предприятий. Среди первых – это отходы производства при разработке рудных и других ископаемых, отходы древесины при обработке и заготовке лесных материалов, первичная обработка льна и других культур, сбросы водного и железнодорожного транспорта. Кроме того, из промышленных сточных вод особо важное значение в загрязнении водоемов поверхностно-активными веществами (ПАВ) и синтетическими моющими средствами (СМС) имеют стоки предприятий легкой промышленности, особенно текстильной, кожевенной, меховой. Здесь они применяются в качестве моющих средств для очистки шерсти, хлопковой пряжи, при крашении, отбелке и печатании тканей, или, например, для обезжиривания сырых кож при их дублении. В других отраслях ПАВ необходимы в различных «мокрых» технологиях, таких, как флотационное обогащение руд, разделение продуктов химического производства.

Еще одним крупным загрязнителем водоисточников с применением ПАВ стала нефтедобывающая промышленность, широко использующая в своих технологических процессах эти синтетические вещества. Так, ПАВ нужны для улучшения технологии бурения нефтяных и газовых скважин, для борьбы с отложениями парафина, коррозией оборудования.

Сброс в природные водоемы СМС даже в незначительном количестве ведет к образованию пены, а также придает воде неприятный специфический запах. Синтетические моющие средства угнетающе действуют на биохимические процессы, а концентрация их в воде около 1 мг/л приводит к гибели мелкого планктона, при увеличении до 3 мг/л – гибели дафний, до 5 мг/л – замору рыбы.

Промышленные и газодобывающие предприятия обильно загрязняют сточные воды минералами, неорганическими веществами, солями и кислотами. Выбросы часто содержат соли металлов, сами металлы и их окислы, различные кислоты и цианистые соединения, которые, воздействуя на организм человека, могут вызвать интоксикацию, а при определенной токсической дозе привести к выраженному отравлению с комплексом характерных патологических сдвигов в организме. Водные организмы накапливают в себе отравляющие вещества, которые медленно выводятся и почти не обезвреживаются (ДДТ, ртуть, свинец). Многие из этих веществ обладают способностью сохраняться в воде в течение многих лет и создавать опасность отравления людей.

Международная статистика свидетельствует о том, что «токсическая ситуация», сложившаяся в экономически развитых странах, характеризуется постоянным ростом числа общих отравлений, среди которых на первом месте по частоте бытовые и случайные отравления, на втором – так называемые суицидальные, или преднамеренные, на третьем – профессиональные отравления, относящиеся к производственным заболеваниям и травмам.

Особое место среди объектов, загрязняющих гидросферу, занимает химическая промышленность со всеми примыкающими к ней отраслями в промышленно развитых странах. Быстрое развитие химической промышленности отражает зримые, общемировые проблемы ее развития. Среди стран мира, располагающих мощной химической промышленностью, в первом ряду находятся США, Россия, Великобритания, Германия, Франция, Япония. США производят около 30% всей мировой химической продукции, средний годовой темп прироста в 60-е гг. составлял 7%, в начале 70-х гг. прирост химической продукции сократился и только к 80-м гг. восстановился. Одна из крупнейших химических держав – Япония – в 60-е гг. имела годовой прирост химической продукции 13-19%, и сейчас это островное государство дает 8-10% мировой химической продукции.

Доля развивающихся стран в мировой химии в начале 80-х гг. поднялась до 9%. В обозримом будущем следует ожидать, что все большее количество стран будет участвовать в мировом химическом производстве. Хорошо известный девиз – «лучше жить благодаря химии» – вскружил голову и всемирно поддерживается не только в промышленно развитых странах. Между тем теория и практика охраны окружающей среды, в том числе защиты водных ресурсов гидросферы от бесконтрольного загрязнения в третьем тысячелетии в значительной мере отстает от стремительного взлета химического производства.

Сложные проблемы защиты естественных водоемов от загрязнения связаны с промышленными стоками нефтехимических и химических предприятий. Особенно опасные для водоемов фенолы все чаще появляются в стоках предприятий этих отраслей. Попадая в водоем, фенол покрывает поверхность воды флюоресцирующей пленкой, нарушая естественные биологические процессы и равновесие экосистем. При наличии в воде фенола процесс биологической очистки водоема резко замедляется, при содержании его свыше 0,001 мг/л вода обретает неприятный вкус и специфический запах карболки, при 0,01-0,1 мг/л мясо рыб приобретает неприятный вкус и запах, а при больших концентрациях рыба и вовсе несъедобна. Особенно большое количество фенола содержат сточные воды коксохимических заводов, сбрасывающих в течение суток в водоемы до 4-10 т фенола.

Среди продуктов производства, загрязняющих водоемы токсическими веществами, опасными для многих водных организмов, широко распространены углеводороды – нефть, мазут, бензин, керосин и др. Попадая в водоем со стоками, они придают воде неприятный запах, изменяют цвет, покрывают поверхность воды пленкой, а смешиваясь с моющими синтетическими средствами – толстой пеной. Это резко нарушает естественный процесс газообмена с атмосферой и, в конце концов, приводит к значительному понижению содержания кислорода в воде и, как следствие, отмиранию жизни в водоеме.

Автомобильный бензин и соляровое масло даже в малых концентрациях – 0,01 мг/л - делают воду непригодной для питья, точнее 1 мг этих веществ при поступлении в водоем делает непригодным 10 л воды.

Нефтепродукты, попадая в водоем, создают плавающую по поверхности воды пленку, а также смесь смоляных частиц в эмульгированой и растворенной формах. Установлено, что всего одна капля нефти растекается на поверхности в пленку площадью около 25 м 2 , а одна тонна нефти покрывает более 500 га поверхности водоема, что препятствует газообмену, в том числе поглощению водой кислорода. Отсутствие же аэрации, создающее дефицит кислорода, угнетает многие водные организмы и может оказаться пагубным для жизни водоемов.

Растворенные и эмульгированые нефтепродукты наносят большой вред многим водным бактериям. При концентрации сернистой нефти и продуктов ее переработки в воде более 0,2 мг/л наблюдается гибель молоди рыб, при 1,4 мг/л – бентоса и 16 мг/л – замор рыбы. Процессы самоочищения воды от фенола и нефтепродуктов протекают очень медленно, и эти загрязнения (их следы) обнаруживаются на расстоянии до 100 км от места сброса.

Бытовые сточные воды, которые уносят с собой физиологические выделения человека, воду от кухонь, столовых, механизированных прачечных, больниц, бань, хозяйственные воды, образующиеся при мытье помещений, гаражей и пр., как сказано выше, также загрязняют водоемы. В этих водах органические вещества составляют около 60%, остальные, примерно 40% – минеральные. Органические вещества в процессе разложения в природных водоемах требуют много кислорода, а дефицит последнего приводит к гибели многих водных организмов и нарушению экосистем.

Особенностью коммунальных сточных вод является их бактериальное загрязнение, при котором в 1 мм 3 воды могут содержаться десятки миллионов болезнетворных бактерий. Природная вода, загрязненная такими сбросами, совершенно непригодна для водоснабжения населения. Она содержит бактерии и вирусы, возбудители опасных болезней, которые способствуют вспышкам различных инфекционных заболеваний, таких, как холера, дизентерия, паротит, инфекционный вирусный гепатит, туляремия и др.

С бытовыми сточными водами могут поступить в природные водоемы и синтетические моющие средства. Так, в стоках крупных механизированных прачечных ПАВ содержится от 200 мг/л и выше. Потребление ПАВ на одного жителя составляет 3,5 г в сутки. При потреблении воды в пределах 150-350 л на человека в сутки среднерасчетная концентрация ПАВ в коммунальных стоках составляет 7,1-20 мг/л. Но кроме ПАВ в сточных водах имеются различные ингредиенты синтетических моющих средств, среди которых преобладают триподифосфат натрия, кальцинированная сода, силикат натрия, оптические отбеливатели, алкилодамиды, сульфат натрия, отдушки парфюмерные и другие вещества. Определенное значение имеют также ливневые стоки, при затяжных дождях объем их может превышать бытовые, а загрязнение поверхности промышленных площадок, завалы мусором и химическими отходами значительно повысят загрязнение водоемов.

Тепловые загрязнения связаны в основном с отводом водо-, теплоносителей в технологических процессах промышленности, а также систем энергопроизводителей и энергопотребителей в природные водоемы. Поступление термальных вод, например, с атомных электростанций, металлургических заводов, дает разницу температуры в водоемах до 30°С, что уменьшает содержание кислорода в воде, затрудняет нормальный газообмен, стимулирует вспышки цветения водорослей, повышает токсичность ядовитых веществ, нарушая биологическое равновесие.

Опасным источником загрязнения водоемов все больше становится сельское хозяйство, и эта опасность с каждым годом растет. Воды с сельскохозяйственных полей могут содержать синтетические моющие средства, различные химические соединения для борьбы с вредными насекомыми, сорными травами, грибками. Характерно, что за два десятилетия производство и использование минеральных удобрений и средств защиты растений в нашей стране выросло более чем в 18 раз. Такое увеличение количества ядохимикатов, предназначенных для уничтожения насекомых и сорняков и способствующих росту урожайности сельскохозяйственных культур, вполне понятно. Действительно, применение пестицидов (инсектицидов, гербицидов, фунгицидов), химических веществ, обладающих токсическими свойствами по отношению к тем или иным живым организмам, в последние десятилетия позволило не только увеличить производство сельскохозяйственной продукции, но также предотвратить такие опасные для человека заболевания, как малярия и тиф. Однако, попадая в природные водоемы (при неправильном их применении) в значительных дозах, пестициды, особенно органохлористые (ДДТ и более ядовитые – дилдрин и эндрин), на протяжении многих месяцев не поддаются биологическому распаду, накапливаются в живых организмах планктона, рыб, переходя по пищевой цепочке в организм человека.

Химическая промышленность производит много новых веществ с неизвестными или только частично известными биологическими и токсикологическими свойствами. Среди таких веществ широкое распространение в 50-60-х гг. получили пестициды ДДТ, успешно применявшиеся тогда в борьбе с малярией и в целях повышения урожайности. Однако уже в начале 60-х гг. ученые и специалисты-практики стали высказывать опасения о последствиях использования биоустойчивых пестицидов, а некоторые из них выступили против чрезмерного применения ДДТ. Так, Р. Карсон, ученый в области биологии моря, в книге «Безмолвная весна» писала, что промышленники, владельцы крупных промышленных объединений заинтересованы лишь в скорейшем получении прибыли и не считаются с экологическими последствиями применения пестицидов. В последующие годы исследования специалистов у нас и за рубежом подтвердили правомерность осуждения такого рода излишеств в применении опасных пестицидов.

Теперь уже окончательно установлено, что ДДТ (так же, как и ртуть) - особо опасный ядохимикат, обладающий свойством аккумуляции, т.е. накопления в тканях организма животных и человека. Действительно, хлорорганические соединения ДДТ сохраняют свое действие в течение 10-25 лет. Неслучайно это опасное вещество было обнаружено в тушах животных севера и водоплавающих птиц. Известно также что ДДТ, попадая по пищевой цепочке в организм животных и человека, вызывает генетические изменения и онкологические заболевания. Поэтому у нас и во многих странах за рубежом ДДТ сейчас не применяют.

За последние годы появился чрезвычайно опасный загрязнитель водных объектов – диоксид. В самых малых дозах этот особый ядохимикат, попадая в организм человека, вызывает тяжелые заболевания, которые поражают кроветворную, иммунную и нервную системы. Даже в ничтожно малых дозах яд оказывает канцерогенное и мутагенное действие.

Попадая в организм беременной женщины, диоксид пагубно действует на новый организм, разрушая его. Болезни и уродства людей, вызванные ядом, передаются по наследству. Отравленная диоксидом печень в результате мутаций под влиянием яда начинает вырабатывать ядовитые для организма вещества.

Широкие круги общественности узнали о коварном ядовитом веществе диоксиде в годы войны во Вьетнаме, когда американцы распылили с самолетов около 200 кг этого вещества. Результат – трагедия для вьетнамцев и бывших американских солдат, длящаяся десятилетия.

В сельском хозяйстве есть крупный источник загрязнения – животноводство, которое создает большое количество органических загрязнителей (навоз, подстилки, мочевина), в конечном счете, оказывающихся в природных водоемах. Сточные воды с органическими веществами содержат массу биогенных элементов, включая азот и фосфор. Это стимулирует размножение фитопланктона (бурых и сине-зеленных водорослей), а также высших водных растений. Бурный рост количества потребителей кислорода приводит со временем к дефициту последнего. В воде начинают развиваться анаэробные процессы, ведущие к автотрофикации, т.е. повышению биологической продуктивности водных объектов в результате сосредоточения в воде большого количества биогенных элементов.

Наиболее опасными загрязнителями Мирового океана, так же как для человека и всего живого на планете, со второй половины ХХ в. становятся радиоактивные вещества. В 1954 г. в Тихом океане после взрыва водородной бомбы, произведенного США, огромная площадь акватории в 25600 км 2 получила смертоносное излучение. Течения в океане способствовали увеличению площади заражения за несколько месяцев до 2,5 млн. км 2 .

Растения и биологические объекты кумулируют в себе радиоактивные вещества, которые затем передаются другим организмам по цепи питания. Кумуляция, т.е. накопление радиоактивных веществ, происходит настолько активно, что радиоактивность некоторых планктонных организмом может в 1000 раз превышать радиоактивность воды, а для некоторых видов рыб – до 50 тыс. раз. Эти заражения могут непредвиденно расширять свои границы. Животные, зараженные радиоактивными веществами, переносят загрязнения на огромные расстояния от источника излучения (например, птицы, залетающие далеко, рыбы, заплывающие на большие расстояния и т.п.).

Степень и форма радиоактивных поражений биологических организмов, обитающих в воде, зависит в основном от величины поглощенной энергии излучения. Характеристики поглощенных доз и степени опасности в зависимости от этих доз широко представлены в существующей литературе.

Московский договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, космосе и под водой (1963 г.) положил конец массовому радиоактивному загрязнению океана и морей. Между тем продолжается захоронение радиоактивных отходов в недрах Мирового океана, в результате чего проблема загрязнения еще больше обострилась. Контейнеры с отходами радиоактивных веществ, разрушаемые агрессивной океанской средой, становятся источниками заражения. Так в Ирландском море были заражены радиоактивными веществами планктон, водоросли, рыба и все живое в воде именно по причине разрушения захороненных контейнеров.

Радиоактивные загрязнения, связанные с аварией на Чернобыльской АЭС, повлекли значительные и печальные последствия и будут рассмотрены ниже в разделе «Загрязнение гидросферы через атмосферу».

Проблема антропогенного загрязнения Мирового океана, как это стало очевидно, для своего глобального решения требует централизованного управления деятельностью государств по использованию морских и океанских акваторий. Этой проблеме была посвящена XIX Международная конференция «Мир на морях», состоявшаяся в Лиссабоне в 1991 г. Начало проведения этих конференций было положено в 1970 г., когда, как бы в унисон энциклики папы Иоанна XXIII «Мир на земле», изданной в 1962 г., началось движение «Мир на морях», возглавляемое профессором Элизабет Манн-Боргезе, дочерью писателя Томаса Манна (штаб-квартира на Мальте). В частности, на конференции обращалось внимание на необходимость построения новой всеобщей структуры в рамках ООН для охраны Мирового океана, его ресурсов, мирного решения межгосударственных споров и т.д. Такая структура могла бы стать моделью глобального, регионального и национального управления деятельностью человека на морях в текущем и грядущем тысячелетии.

Мельчайшие частицы ртути, превращая ее в своих организмах в метил-ртуть, которая затем по пищевой цепочке – «бактерии – планктон – моллюски – хищники водоемов и т.д.» попадает в конечном счете в рацион человека.