Источники загрязнения водных ресурсов в современном мире: как определить, основные виды. Источники загрязнения поверхностных и подземных вод

В результате хозяйственной деятельности человека в водоемы попадает большое количество биогенных элементов – азота, фосфора и калия. Обогащение водоема биогенными элементами называется эвтрофикацией. Существует 2 основных причины эвтрофикации:

Смыв биогенных элементов с полей из-за интенсивного применения удобрений

Сброс в водоемы бытовых сточных вод и стоков с животноводческих ферм, которые содержат большое количество биогенных элементов.

Поверхность водоемов открыта для всех видов загрязнения, что значительно изменяет микробный состав водоемов и ухудшает их санитарное состояние. Основной путь микробного загрязнения водоемов – поступление в них неочищенных отходов и сточных вод.

Биологическое загрязнение водоемов происходит также при купании людей и животных. В течение 10 мин купания человек может внести в воду около 3 млрд сапротрофных микроорганизмов и от 100 тыс. до 20 млн представителей БГКП.

В результате эвтрофикации в водной экосистеме происходят следующие изменения:

1. Повышение содержания биогенных элементов в верхних горизонтах воды вызывает бурное развитие растений в этой зоне (в первую очередь фитопланктона, а также водорослей-обрастателей) и увеличение численности питающегося фитопланктоном зоопланктона. В результате прозрачность воды редко снижается, глубина проникновения солнечных лучей уменьшается, и это ведет к гибели донных растений от недостатка света. После отмирания донных водных растений наступает черед гибели прочих организмов, для которых эти растения являлись источником пищи или средой обитания

2. Сильно размножившиеся в верхних горизонтах воды растения (особенно водоросли) имеют намного большую суммарную биомассу. В ночные часы фотосинтез в этих растениях не идет, тогда как процесс дыхания продолжается. В результате в предутренние часы теплых дней кислород в верхних горизонтах воды оказывается практически исчерпанным, и наблюдается гибель обитающих в этих горизонтах и требовательных к содержанию кислорода организмов, например рыб (происходит так называемый «летний замор»).

3. Отмершие организмы рано или поздно опускаются на дно водоема, где происходит их разложение. Однако донная растительность в результате эвтрофикации погибла (см. пункт 1) и производство кислорода здесь практически отсутствует. Если же учесть, что общая продукция водоема при эвтрофикации увеличивается (см. пункт 2), то в придонных горизонтах кислород расходуется значительно быстрее, чем образуется, и все это ведет к гибели требовательной к кислороду донных и придонных животных. Аналогичное явление, наблюдающееся во второй половине зимы в замкнутых мелководных водоемах, называется «зимним замором».

4. В донном грунте, лишенном кислорода, идет анаэробный распад отмерших организмов с образованием таких сильных ядов, как фенолы и сероводород, и столь мощного «парникового газа» (по своему эффекту в этом плане превосходящего углекислый газ в 120 раз), как метан. В результате процесс эвтрофикации уничтожает большую часть видов флоры и фауны водоема, и сильно ухудшает санитарно-гигиенические качества его воды, вплоть до ее полной непригодности для купания и питьевого водоснабжения. В дальнейшем такой водоем будет мелеть, на дне его из остатков отмерших организмов начнет образовываться торф, и в итоге он превратится в болото.

Не следует думать, что эвтрофикация – это процесс, вызываемый исключительно вмешательством человека, т.к. в любой водоем в результате естественных процессов постепенно вымываются питательные вещества из окружающих его почв. Однако при воздействии человека этот процесс резко убыстряется, и вместо нескольких тысяч лет эвтрофикация водоемов происходит за несколько десятков лет.

Эвтрофикация является наиболее распространенным типом загрязнения водоемов, однако не единственным. Кроме биогенных элементов, в водоемы в результате хозяйственной деятельности человека попадают различные токсичные вещества – тяжелые металлы, нефтепродукты, пестициды, токсичные компоненты промышленных стоков и т.д.

Загрязнение поверхностных вод связано прежде всего с поступлением в водные поверхностные объекты загрязненных сточных вод в результате ведения хозяйственной деятельности. Одним из путей загрязнения поверхностных вод является также поступление загрязняющих веществ из атмосферы с осадками и пылью.

В Красноярском крае в границах Енисейского бассейнового округа возможно поступление в водные объекты загрязняющих веществ, содержащихся в пыле-газовых выпусках крупных предприятий (ОАО «РУСАЛ Красноярск», ООО «Енисейский ЦБК», предприятия Норильского промышленного района и др.) и в автомобильных выхлопах, которые оседают на растения, почву, снежный покров и пр., и затем попадают при отводе талых и ливневых вод в водные объекты.

Оценка качества воды рек бассейнов Оби, Енисея, Ангары и их притоков приведены по данным Среднесибирского УГМС и его подразделений. С целью изучения качества воды в источниках хозяйственно-питьевого водоснабжения в 2013 году учреждениями Роспотребнадзора по Красноярскому краю проводились исследования воды на всем протяжении р. Енисея и его притоках. Впервые в Доклад включена информация о загрязнении поверхностных вод по данным краевой подсистемы мониторинга поверхностных вод суши.Существующая система экологического мониторинга поверхностных вод представлена в разделе 18.

Загрязнение поверхностных вод по данным государственной наблюдательной сети. Среднесибирское УГМС на территории Красноярского края проводит наблюдения за загрязнением поверхностных вод суши по гидрологическим и гидрохимическим показателям. Таблица «Характеристика загрязнения поверхностных вод суши в пунктах ГНС, расположенных на территории Красноярского края», за 2013 год дана в конце раздела.

На р. Чулым режимные наблюдения за загрязнением воды р. Чулым в створах государственной наблюдательной сети осуществляются по гидрохимическим показателям: взвешенные вещества, хлориды, сульфаты, азот аммонийный, азот нитритный, азот нитратный, фенолы, нефтепродукты, ионы металлов: меди, цинка, марганца, железа общего, алюминия, кадмия и др.

Наиболее распространенными загрязняющими веществами являются фенолы, нефтепродукты и соединения металлов: медь, цинк, железо общее, марганец, алюминий и кадмий. Согласно классификации воды в водных объектах по повторяемости случаев превышения ПДК, загрязненность воды р. Чулым по меди, марганцу, железу определяется как «характерная» практически на всей протяженности наблюдаемого участка реки (концентрации загрязняющих веществ в 50 % и более проанализированных проб превышают ПДК). По остальным вышеперечисленным ингредиентам, загрязненность воды различна: в створе «1,5 км выше г. Назарово» по цинку - «характерная», по алюминию, фенолам, нефтепродуктам - «устойчивая», по кадмию - «неустойчивая»; в створе «8,5 км ниже г. Назарово» по цинку, фенолам, нефтепродуктам - «характерная», по алюминию, кадмию - «неустойчивая»; в створах «7 км выше» и «6 км ниже г. Ачинска» по алюминию и фенолам - «характерная», по нефтепродуктам - «устойчивая»; в створе «2 км выше с. Б. Улуй» по нефтепродуктам - «характерная», по алюминию - «устойчивая», по цинку и фенолам - «неустойчивая».

Загрязненность фенолами воды реки на данном участке характеризуется как «устойчивая» и «характерная» и только в районе с. Б. Улуй - «неустойчивая».

В 2013 году вода реки Чулым характеризуется как «грязная» и относится к 4 классу, разряд «а». Исключение составляет, как и в прошлом году, участок выше г. Ачинска, здесь вода реки характеризуется как «очень загрязненная» и относится к 3 классу, разряд «б». Величина удельного комбинаторного индекса загрязненности воды (УКИЗВ) изменялась в пределах 3,59–4,41 (в 2012 г. - 4,50-5,06) (рис. 2.1).

Рисунок 2.1 Динамика изменения величины УКИЗВ р. Чулым на участке

г. Назарово-с. Б. Улуй

Наибольшую долю в общую оценку степени загрязненности воды реки (особенно на участке выше и ниже г. Ачинска) вносят соединения алюминия, что относит их к критическим показателям загрязненности воды.

Среднегодовые концентрации азота аммонийного, азота нитритного и БПК 5 не превышали или незначительно превышали ПДК.

Загрязнение воды реки фенолами, нефтепродуктами и ХПК практически не изменилось. Их среднегодовые концентрации не превышали 0,002 мг/дм 3 , 0,11 мг/дм 3 и 24,5 мг/дм 3 , соответственно. Содержание в воде ионов кадмия осталось на уровне прошлого года, их среднегодовые концентрации не превышали 0,001 мг/дм 3 .

Загрязнение воды реки Чулым металлами составило: ионами меди 0,002-0,004 мг/дм 3 (в 2012 г. - 0,004 мг/дм 3), цинка - 0,004-0,016 мг/дм 3 (в 2012 г. - 0,007-0,021 мг/дм 3), марганца - 0,026-0,038 мг/дм 3 (в 2012 г. - 0,027-0,073 мг/дм 3), алюминия - 0,034-0,183 мг/дм 3 (в 2012 г. - 0,059-0,179 мг/дм 3), железом общим 0,24-0,59 мг/дм 3 (в 2012 г. 0,31-0,57 мг/дм 3).

По-прежнему наиболее загрязнен ионами алюминия участок реки в районе г. Ачинска, максимальное значение (16,4 ПДК) зафиксировано ниже города. Здесь же отмечается и максимальное значение железа общего (16,4 ПДК). Максимальные концентрации ионов марганца (10,2 ПДК) наблюдались ниже г. Назарово.

В 2013 г. в воде реки зафиксировано 3 случая «высокого загрязнения» ионами алюминия (табл. 2.5).

Среднегодовые концентрации ядохимикатов группы α,γ-ГХЦГ не превышали 0,002 мкг/ дм 3 .

Бассейн реки Енисей. Качество воды р. Енисей на территории Красноярского края в направлении от истока к устью постепенно ухудшается, при этом отмечается улучшение качества воды реки в створе «4 км выше г. Дивногорска» - вода реки характеризуется как «слабо загрязненная» и относится ко 2 классу (в 2012 г. - 3 класс, разряд «а»). В створах «0,5 км ниже г. Дивногорска», «9 км выше г. Красноярска» и «5 км ниже г. Красноярска» вода реки характеризуется как «загрязненная» и относится к 3 классу, разряд «а». На участках «35 км ниже г. Красноярска»-«2,5 км ниже г. Лесосибирска», в створе «южная окраина с. Селиваниха» вода реки характеризуется как «очень загрязненная» и относится к 3 классу, разряд «б». В створах «5,5 км ниже п. Подтесово» и «1 км ниже г. Игарка» вода реки характеризуется как «грязная» и относится к 4 классу, разряд «а». Величина УКИЗВ изменялась в пределах 1,98-4,05 (рис. 2.2). Основной вклад в загрязнение реки на территории Красноярского края вносят соединения меди, цинка, марганца, железа и нефтепродуктов.

По повторяемости случаев превышения ПДК загрязненность воды р. Енисей по меди, нефтепродуктам определяется как «характерная» практически на всей протяженности наблюдаемого участка реки.

Рисунок 2.2 Динамика изменения величины УКИЗВ р. Енисей на участке

г. Дивногорск–г. Игарка.

В 2013 году по всей длине реки среднегодовые концентрации азота аммонийного и нитритного не превышали ПДК.

Практически на уровне прошлого года сохранились среднегодовые концентрации ХПК (9,9-27,0 мг/дм 3), БПК 5 (1,16- 2,11 мг/дм 3) и фенолов (0-0,002 мг/дм 3).

На участке реки от г. Дивногорска до п. Подтесово среднегодовые концентрации нефтепродуктов составили 0,05-0,08 мг/дм 3 . Ниже по течению загрязнение нефтепродуктами увеличилось и на участке реки от с. Селиваниха до г. Игарка среднегодовые концентрации составили 0,35-0,44 мг/дм 3 . Максимальное значение (14,8 ПДК) зафиксировано в створе «1 км ниже г. Игарка».

Загрязнение воды реки ионами металлов изменилось незначительно: средне-годовые концентрации ионов цинка - 0,003-0,016 мг/дм 3 (в 2012 г. - 0,011-0,021 мг/дм 3), марганца - 0,006-0,017 мг/дм 3 (в 2012 г. - 0,008-0,042 мг/дм 3), алюминия - 0,010-0,063 мг/дм 3 (в 2012 г. - 0,011-0,065 мг/дм 3), железа общего - 0,06-0,27 мг/дм 3 (в 2012 г. - 0,04-0,24 мг/дм 3).

Распределение среднегодовых концентраций ионов меди по длине р. Енисей носит неоднородный характер. Наиболее резкое увеличение среднегодовых концентраций с 0,001-0,003 мг/дм 3 до 0,007-0,008 мг/дм 3 произошло на участке реки от створа «1 км выше пгт Стрелка» до створа «2,5 км ниже г. Лесосибирска» и в районе с. Селиваниха. Максимальная концентрация ионов меди зафиксирована створе «1 км ниже г. Игарка» - 26 ПДК.

Практически по всей длине реки были обнаружены ядохимикаты группы ГХЦГ. Среднегодовые концентрации α-ГХЦГ составляют 0,000-0,002 мкг/дм 3 , γ-ГХЦГ 0,001-0,004 мкг/дм 3 .

Красноярское водохранилище. Красноярское водохранилище на р. Енисей одно из крупнейших в Сибири. Гидрохимическая характеристика воды приводится по данным наблюдений в районе п. Приморск и д. Хмельники.

Режимные наблюдения за загрязнением воды Красноярского водохранилища осуществляются по следующим гидрохимическим показателям: взвешенные вещества, хлориды, сульфаты, азот аммонийный, азот нитритный, азот нитратный, фенолы, нефтепродукты, соединения металлов - меди, цинка, марганца, железа общего и др. Основной вклад в загрязненность воды водохранилища вносят медь, цинк и нефтепродукты.

Согласно классификации воды по повторяемости случаев превышения ПДК, загрязненность воды водохранилища по меди и нефтепродуктам определяется как «характерная».

В черте речной пристани Приморск качество воды улучшилось и характеризуется как «слабо загрязненная», 2 класс. В районе д. Хмельники, как и в прошлом году, вода «загрязненная», 3 класс, разряд «а». Величина удельного комбинаторного индекса загрязненности воды (УКИЗВ) составила 1,71-2,23 (в 2012 г. - 2,09-2,36).

В 2013 году среднегодовые концентрации ХПК, БПК 5 , фенолов, азота аммонийного, азота нитритного, азота нитратного не превышали ПДК. Среднегодовые концентрации нефтепродуктов не превышали 0,06 мг/дм 3 .

Практически на уровне прошлого года осталось загрязнение воды водохранилища ионами металлов. Среднегодовые концентрации составили: ионов меди - 0,002-0,003 мг/дм 3 (в 2012 г. - 0,003-0,004 мг/дм 3), алюминия - 0,023-0,024 мг/дм 3 (в 2012 г. - 0,017-0,024 мг/дм 3), железа общего - 0,08 мг/дм 3 (в 2012 г. - 0,07-0,08 мг/дм 3).

Отмечается снижение среднегодовых концентраций ионов марганца с 0,040-0,046 мг/дм 3 (2012 г.) до 0,005-0,007 мг/дм 3 в 2013 году и ионов цинка – с 0,039-0,043 мг/дм 3 до 0,014-0,016 мг/дм 3 .

В воде водохранилища были обнаружены ядохимикаты групп α и γ-ГХЦГ в концентрациях, не превышающих 0,003 мкг/дм 3 .

Река Ангара. Режимные наблюдения за загрязнением воды реки осуществляются по гидрохимическим показателям: взвешенные вещества, хлориды, сульфаты, азот аммонийный, азот нитритный, азот нитратный, фенолы, нефтепродукты, соединения металлов - меди, цинка, марганца, железа общего и др. Основной вклад в загрязнение реки вносят соединения металлов - медь, цинк, алюминий, железо и нефтепродукты.

Согласно классификации воды по повторяемости случаев превышения ПДК, загрязненность практически по всем вышеперечисленным ингредиентам определяется как «характерная».

Рисунок 2.3 Динамика изменения величины УКИЗВ по длине р. Ангара.

В 2013 году качество воды р. Ангара в створах наблюдения не изменилось (рис. 2.3): в районе с. Богучаны и выше плотины Богучанской ГЭС - 4 класс, разряд «а» (грязная), в районе д. Татарка - 3 класс, разряд «б» (очень загрязненная). Величина удельного комбинаторного индекса загрязненности воды составила 3,97-4,22 (в 2012 г. - 3,66-4,49).

Среднегодовые концентрации азота аммонийного и нитритного не превышали ПДК. Среднегодовая концентрация ХПК изменялась в пределах 23,0-34,0 мг/дм 3 (в 2012 г. - 21,0–28,1 мг/дм 3).

На уровне прошлого года осталось загрязнение реки фенолами (0,001-0,002 мг/дм 3), нефтепродуктами (0,04–0,06 мг/дм 3).

Изменения по содержанию в воде ионов металлов незначительны: цинка - 0,012-0,028 мг/дм 3 (в 2012 г. - 0,016-0,045 мг/дм 3), марганца - 0,018-0,022 мг/дм 3 (в 2012 г. - 0,020-0,033 мг/дм 3), алюминия - 0,027-0,071 мг/дм 3 (в 2012 г. - 0,029-0,163 мг/дм 3) и железа общего - 0,15-0,30 мг/дм 3 (в 2012 г. - 0,16-0,23 мг/дм 3).

Увеличилось загрязнение воды реки ионами меди - с 0,004-0,010 мг/дм 3 до 0,006-0,017 мг/дм 3 . Максимальные концентрации ионов меди (27 ПДК) зафиксированы районе с. Богучаны, ионов марганца (13,1 ПДК) в районе д. Татарка.

В реке обнаружены ядохимикаты группы ГХЦГ: среднегодовые концентрации α-ГХЦГ (в районе с. Богучаны) составили 0,001 мкг/ дм 3 , γ-ГХЦГ (ниже д. Татарка) - 0,002 мкг/ дм 3 .

На территории Красноярского края в 2013 г. зарегистрировано 5 случаев «экстремально высокого загрязнения» на 2 водных объектах (табл. 2.4) и 33 случая «высокого загрязнения» на 17 водных объектах (табл. 2.5).

Таблица 2.4

Случаи «экстремально высокого» загрязнения водных объектов в 2013 г.

Таблица 2.5

Случаи «высокого» загрязнения водных объектов в 2013 г.

Характеристика качества воды основных водных объектов. Качество воды основных водных объектов определяется по значениям УКИЗВ - «удельного комбинаторного индекса загрязненности воды» (табл. 2.6)

Таблица 2.6

Качество воды водных объектов по значению УКИЗВ в 2013 г.

Примечание: УКИЗВ – удельный комбинаторный индекс загрязненности воды.

Загрязненность воды по основным водным объектам края в 2013 году:

Вдхр. Красноярское – вода «слабо загрязненная» (2 класс) и «очень загрязненная» (3 класс, разряд «б»);

Вдхр. Саяно-Шушенское – вода «загрязненная» и «очень загрязненная» (3 класс, разряды «а» и «б»);

р. Енисей – вода «слабо загрязненная» (2 класс), «загрязненная» (3 класс, разряд «а»), «очень загрязненная» (3 класс, разряд «б») и «грязная» (4 класс, разряд «а»);

р. Чулым – вода «очень загрязненная» (3 класс, разряд «б») и «грязная» (4 класс, разряд «а»);

р. Кан – вода «очень загрязненная» (3 класс, разряд «б») и «грязная» (4 класс, разряд «а»);

р. Ангара – вода «очень загрязненная» (3 класс, разряд «б») – «грязная» (4 класс, разряд «а»);

р. Нижняя Тунгуска – вода «грязная» (4 класс, разряд «а»);

р. Подкаменная Тунгуска - «очень загрязненная» (3 класс, разряд «б») – «грязная» (4 класс, разряд «а»).

Характеристика загрязнения поверхностных вод суши (показатели качества воды в ПДК по отдельным веществам) в пунктах ГНС, расположенных на территории Красноярского края в 2013 году (по данным ФГБУ «Среднесибирского УГМС» и его подразделений) представлена в конце раздела (табл. 2.7).

Загрязнение поверхностных вод по данным краевой подсистемы мониторинга поверхностных вод суши. Наблюдения за загрязнением поверхностных вод в 2013 году проводились на 14 пунктах наблюдений по 32 показателям (водородный показатель, удельная электрическая проводимость, взвешенные вещества, цветность, запах, растворенный кислород, жесткость, хлоридные ионы, сульфатные ионы, гидрокарбонатные ионы, кальция ионы, магния ионы, натрия ионы, калия ионы, ХПК, БПК5, аммоний-ионы, нитрит-ионы, нитрат-ионы, фосфат-ионы, железо общее, кремний, нефтепродукты, мутность, фенол, АПАВ, медь, цинк, хром общий, марганец, никель, алюминий) в следующие фазы водного режима: летне-осенняя межень (при наименьшем расходе, при прохождении дождевого паводка), осенью перед ледоставом и во время зимней межени.

На р. Енисей наблюдения за загрязнением поверхностных вод осуществлялись на 3 пунктах наблюдения, расположенных до впадения р. Ангара, после впадения р. Ангара, ниже по течению г. Енисейска.

Согласно классификации воды водных объектов по повторяемости случаев загрязненности загрязненность воды р. Енисей по показателям железо общее, медь характеризуется как «устойчивая». Загрязненность воды до впадения р. Ангара по показателю цинк характеризуется как «неустойчивая». Загрязненность воды после впадения р. Ангара по показателям водородный показатель, ХПК характеризуется как «неустойчивая», по показателю растворенный кислород – как «характерная», по показателю цинк – как «устойчивая». Загрязненность воды ниже по течению г. Енисейска по показателю водородный показатель характеризуется как «неустойчивая», по показателям растворенный кислород, марганец – как «устойчивая».

Величина УКИЗВ р. Енисей в 2013 году изменялась в пределах 1,27-2,43 («слабо загрязненная» – «загрязненная»). В сравнении с 2012 годом качество воды р. Енисей ниже по течению г. Енисейска и после впадения р. Ангара не изменилось и характеризуется как «загрязненная» (класс 3, разряд «а»), качество воды до впадения р. Ангара улучшилось с «загрязненная» (класс 3, разряд «а») до «слабо загрязненная» (класс 2) (рис. 1.1).

Рисунок 2.4 Динамика изменения величины УКИЗВ р. Енисей на участке

до впадения р. Ангара - ниже по течению г. Енисейска

По сравнению с 2012 годом на р. Енисей наблюдается следующая динамика изменения состояния и загрязнения воды:

в пункте наблюдения, расположенном до впадения р. Ангара, снизилось до установленного для него норматива качества среднегодовое значение нефтепродуктов, увеличилось содержание в воде железа общего (1,5 ПДК) и меди (1,3 ПДК), среднегодовые значения остальных показателей не превышали установленные для них нормативы качества;

в пункте наблюдения, расположенном ниже по течению г. Енисейска, снизились и не превышают установленные для них нормативы качества среднегодовые значения ХПК, БПК 5 , увеличилось содержание в воде железа общего (2,2 ПДК) и меди (1,5 ПДК), среднегодовые значения остальных показателей не превышали установленные для них нормативы качества;

в пункте наблюдения, расположенном после впадения р. Ангара, снизились до установленных для них нормативов качества среднегодовые значения ХПК, БПК 5 и нефтепродуктов, увеличилось содержание в воде железа общего (3 ПДК) и меди (2 ПДК), среднегодовые значения остальных показателей не превышали установленные для них нормативы качества.

В бассейне р. Енисей наблюдения за загрязнением поверхностных вод осуществлялись на 3 реках: Черемушка, Кача, Бугач.

На р. Черемушка наблюдения за загрязнением поверхностных вод проводились на 2 пунктах наблюдения, расположенных в устье реки и в районе с. Старцево. Наблюдения за загрязнением поверхностных вод р. Черемушка в районе с. Старцево в 2013 году проводились впервые.

Согласно классификации воды водных объектов по повторяемости случаев загрязненности загрязненность воды р. Черемушка по показателям ХПК, БПК 5 , аммоний-ионы, нитрит-ионы, фосфат-ионы, железо общее, медь, цинк, марганец, алюминий характеризуется как «устойчивая». Загрязненность воды в районе с. Старцево по показателям нефтепродукты, фенол характеризуется как «неустойчивая», по показателю магния ионы – как «устойчивая». Загрязненность воды в устье по показателю сульфатные ионы характеризуется как «неустойчивая», по показателям растворенный кислород, нефтепродукты, фенол – как «устойчивая».

Величина УКИЗВ р. Черемушка в 2013 году изменялась в пределах 4,72-7,22 («грязная»-«экстремально грязная»). В сравнении с 2012 годом качество воды р. Черемушка в устье не изменилось и характеризуется как «экстремально грязная» - класс 5 (рис. 2.5).

По сравнению с 2012 годом на р. Черемушка в устье наблюдается следующая динамика изменения состояния и загрязнения воды: снизились до установленных для них нормативов качества среднегодовые значения показателей запах, фенол, хром общий, увеличилось содержание в воде меди (5 ПДК), цинка (2 ПДК), марганца (22 ПДК), алюминия (8 ПДК), нитрит-ионов (1,75 ПДК), железа общего (2,7 ПДК), нефтепродуктов (1,4 ПДК), снизились, но превышали установленные нормативы качества среднегодовые значения ХПК (5,8 ПДК), БПК5 (8,5 ПДК), аммоний-ионов (34 ПДК), фосфат-ионов (27,5 ПДК), среднегодовые значения остальных показателей не превышали установленные для них нормативы качества.

На р. Кача наблюдения за загрязнением поверхностных вод суши проводились на 1 пункте наблюдения, расположенном в районе аэропорта «Емельяново».

Согласно классификации воды водных объектов по повторяемости случаев загрязненности загрязненность воды р. Кача по показателю аммоний-ион характеризуется как «неустойчивая», по показателям ХПК, железо общее, фенол, медь, цинк, марганец, алюминий – как «устойчивая».

Величина УКИЗВ р. Кача в 2013 году составила 3,84 («грязная»). В сравнении с 2012 годом качество воды р. Кача ухудшилось с «очень загрязненная» (класс 3, разряд «б») до «грязная» (класс 4, разряд «а»).

По сравнению с 2012 годом на р. Кача наблюдается следующая динамика изменения состояния и загрязнения воды: снизились до установленных для них нормативов качества среднегодовые значения БПК 5 и фенола, увеличилось содержание в воде цинка (1,3 ПДК), марганца (5 ПДК), алюминия (3,3 ПДК), ХПК (2,2 ПДК), железа общего (2,8 ПДК), меди (2 ПДК), среднегодовые значения остальных показателей не превышали установленные для них нормативы качества.

Рисунок 2.5 Динамика изменения величины УКИЗВ рр. Черемушка и Кача

На р. Бугач наблюдения за загрязнением поверхностных вод проводились на 2 пунктах наблюдений, расположенных в устье и выше по течению г. Красноярска. Наблюдения за загрязнением поверхностных вод на р. Бугач в 2013 году проводились впервые.

Согласно классификации воды водных объектов по повторяемости случаев загрязненности загрязненность воды р. Бугач по показателю фенол характеризуется как «неустойчивая», по показателям ХПК, БПК 5 , фосфат-ионы, железо общее, медь, цинк, марганец – как «устойчивая». Загрязненность воды выше по течению г. Красноярска по показателям нефтепродукты, алюминий характеризуется как «неустойчивая». Загрязненность воды в устье по показателю магния ионы характеризуется как «неустойчивая», по показателям - нефтепродукты, алюминий - как «устойчивая».

Величина УКИЗВ р. Бугач в 2013 году изменялась в пределах 3,24-5,16 («очень загрязненная»–«грязная»).

На р. Ангара наблюдения за загрязнением поверхностных вод проводились на 3 пунктах наблюдений, расположенных ниже по течению д. Говорково, ниже по течению проектируемого Богучанского целлюлозно-бумажного комбината (ЦБК), ниже по течению с. Рыбное.

Согласно классификации воды водных объектов по повторяемости случаев загрязненности загрязненность воды р. Ангара по содержанию меди характеризуется как «устойчивая». Загрязненность воды ниже по течению д. Говорково по содержанию аммоний-ионы, фосфат-ионы, железо общее характеризуется как «неустойчивая», по содержанию нефтепродуктов, марганца – как «устойчивая». Загрязненность воды ниже по течению проектируемого Богучанского ЦБК по содержанию аммоний-ионов, нефтепродуктов, цинка характеризуется как «неустойчивая», по содержанию железа общего, марганца – как «устойчивая». Загрязненность воды ниже по течению с. Рыбное по содержанию цинка характеризуется как «неустойчивая», по показателю железо общее – как «устойчивая».

Величина УКИЗВ р. Ангара в 2013 году изменялась в пределах 1,27-2,51 («слабо загрязненная»–«загрязненная»).

В сравнении с 2012 годом качество воды р. Ангара ниже по течению д. Говорково и ниже по течению проектируемого Богучанского ЦБК не изменилось (рис. 2.6) и характеризуется как «загрязненная» (класс 3, разряд «а»), качество воды ниже по течению с. Рыбное улучшилось с «загрязненная» (класс 3, разряд «а») до «слабо загрязненная» (класс 2).

Рисунок 2.6 Динамика изменения величины УКИЗВ р. Ангара

на участке ниже по течению д. Говорково - ниже по течению с. Рыбное

По сравнению с 2012 годом на р. Ангара наблюдается следующая динамика изменения состояния и загрязнения воды:

Ниже по течению д. Говорково снизилось среднегодовое значение ХПК и не превышает установленный для него норматив качества, наблюдается увеличение содержания в воде фосфат-ионов (2,2 ПДК), нефтепродуктов (1,6 ПДК), меди (1,8 ПДК), содержание в воде железа общего не изменилось (1,2 ПДК), среднегодовые значения остальных показателей не превышают установленные для них нормативы качества;

Ниже по течению проектируемого Богучанского ЦБК снизилось среднегодовое значение ХПК и не превышает установленный для него норматив качества, наблюдается увеличение содержания в воде марганца (3 ПДК), железа общего (2,1 ПДК), меди (1,5 ПДК), содержание в воде нефтепродуктов не изменилось (1,4 ПДК), среднегодовые значения остальных показателей не превышают установленные для них нормативы качества;

Ниже по течению с. Рыбное снизились и не превышают установленные для них нормативы качества среднегодовые значения ХПК, нефтепродуктов, наблюдается увеличение содержания в воде меди (1,5 ПДК), железа общего (2,4 ПДК), среднегодовые значения остальных показателей не превышают установленные для них нормативы качества.

В бассейне р. Ангара наблюдения за загрязнением поверхностных вод осуществлялись на трех реках: Сыромолотова, Иркинеева, Карабула.

На р. Сыромолотова наблюдения за загрязнением поверхностных вод проводились на 1 пункте наблюдения, расположенном в 4,5 км от устья.

Согласно классификации воды водных объектов по повторяемости случаев загрязненности загрязненность воды р. Сыромолотова по показателям аммоний-ионы, железо общее характеризуется как «неустойчивая», по показателям фосфат-ионы, нефтепродукты, медь, марганец – как «устойчивая».

Величина УКИЗВ р. Сыромолотова в 2013 году составила 2,28 («загрязненная»).

В сравнении с 2012 годом качество воды р. Сыромолотова улучшилось с «очень загрязненная» (класс 3, разряд «б») до «загрязненная» (класс 3, разряд «а») (рис. 2.7).

По сравнению с 2012 годом на р. Сыромолотова наблюдается следующая динамика изменения состояния и загрязнения воды: снизились до установленных для них нормативов качества среднегодовые значения ХПК и БПК 5 , снизились, но превышают установленные нормативы качества среднегодовые значения фосфат-ионов (4 ПДК), железа общего (1,6 ПДК), содержание в воде меди не изменилось (1,5 ПДК), увеличилось содержание в воде марганца (4 ПДК), нефтепродуктов (1,6 ПДК), среднегодовые значения остальных показателей не превышали установленные для них нормативы качества.

На р. Иркинеева наблюдения за загрязнением поверхностных вод суши проводились на 1 пункте наблюдения.

Согласно классификации воды водных объектов по повторяемости случаев загрязненности: загрязненность воды р. Иркинеева по показателям ХПК, аммоний-ионы, цинк характеризуется как «неустойчивая», по показателям железо общее, нефтепродукты, медь, марганец – как «устойчивая».

Качество воды р. Иркинеева в 2013 году по значениям УКИЗВ - 2,98 («загрязненная»).

По сравнению с 2012 годом на р. Иркинеева наблюдается следующая динамика изменения состояния и загрязнения воды: снизилось до установленного для него норматива качества среднегодовое значение ХПК; наблюдается увеличение содержания в воде аммоний-ионов (1,04 ПДК), меди (2,3 ПДК) и марганца (4 ПДК), железа общего (2 ПДК), среднегодовые значения остальных показателей не превышали установленные для них нормативы качества.

На р. Карабула наблюдения за загрязнением поверхностных вод проводились на 1 пункте наблюдения, расположенном в 61 км от устья.

Согласно классификации воды водных объектов по повторяемости случаев загрязненности загрязненность воды р. Карабула по показателям БПК 5 , аммоний-ионы характеризуется как «неустойчивая», по показателям железо общее, нефтепродукты, медь, марганец – как «устойчивая».

Величина УКИЗВ р. Карабула в 2013 году составила 2,50 («загрязненная»).

По сравнению с 2012 годом на р. Карабула наблюдается следующая динамика изменения состояния и загрязнения воды: снизились до установленных для них нормативов качества среднегодовые значения ХПК, БПК 5 и фенола, наблюдается увеличение содержания в воде марганца (4 ПДК), железа общего (2,6 ПДК), нефтепродуктов (1,6 ПДК), меди (1,6 ПДК), снизилась, но превышает установленные нормативы качества среднегодовое значение аммоний-ионов (1,04 ПДК), среднегодовые значения остальных показателей не превышали установленные для них нормативы качества.

Рисунок 2.7 Динамика изменения величины УКИЗВ рр. Сыромолотова, Иркинеева, Карабула

В 2013 году зафиксировано 10 случаев высокого и 1 случай экстремально высокого загрязнения поверхностных вод по 5 показателям (табл. 2.8).

Наибольшее количество случаев высокого и экстремально высокого загрязнения поверхностных вод зафиксировано на р. Черемушка в устье - 10 случаев.

Таблица 2.8

Случаи высокого и экстремально высокого загрязнения поверхностных вод

1 ВЗ – высокое загрязнение, ЭВЗ – экстремально высокое загрязнение

Сегодня немало сил тратится на государственном уровне для охраны водных ресурсов страны от загрязнения. Именно с этой целью был принят в 2006 году Водный кодекс РФ. Однако не смотря на это, процесс загрязнения водоемов продолжается и поныне.

Каковы же главные источники загрязнения поверхностных и подземных вод?

Поверхностные воды: основные источники загрязнения

Попадание неочищенных стоков в водоемы - именно это является наиболее распространенной причиной загрязнения. Тут имеются в виду как сточные воды объектов промышленности, так и бытовые, а так же коллекторно-дренажные стоки.

Промышленные предприятия могут загрязнять водоемы самыми различными химическими соединениями и веществами, состав которых будет зависеть от направления деятельности конкретного субъекта хозяйствования.

Что же до стоков имеющих бытовое и коммунальное происхождение – то тут на первое место выходит опасность бактериологического загрязнения, а так же загрязнение органическими веществами. Ведь речь идет, главным образом, о сточных водах жилого сектора, учреждений здравоохранения, общепита, и т.д.

Немало опасных, для экологии веществ, поступают в водоемы, стекая во время дождей и таяния снегов с полей, пастбищ и скотоводческих ферм. Среди них могут быть соединения азота, пестициды, фосфор, и тому подобное. Особенно опасен данный вид загрязнения тем, что воды стекающие с полей вообще не подвергаются никакой очистке.

Источником загрязнения вызывающим немало проблем могут стать газодымовые и пылевые соединения. Они могут оседать на поверхность воды из загрязненного воздуха.

Большую опасность вызывают так же загрязняющие поверхность водоемов утечки нефтепродуктов. Их источники – добыча нефти в прибрежной зоне, аварии транспортных судов.

Подземные воды: основные источники загрязнения

Источники загрязнения поверхностных и подземных вод часто бывают общими. Так, загрязненные вредными примесями подземные воды могут проникать в расположенные на поверхности водоемы через фильтрационные потоки загрязняя их. И наоборот – воды с поверхности могут просачиваться в расположенные под землей источники, существенно меняя первоначальный состав воды.

По мнению экологов, уровни загрязнения в водоемах обоих типов, хоть и не на прямую, но очень сильно зависят друг от друга. Так же, от чистоты подземных вод опосредованно зависит чистота грунта и даже атмосферы.

Нередко источниками проникновения в подземные воды вредных примесей являются все те же стоки - промышленные и бытовые - просачивающиеся под землю из хранилищ либо отстойников. Путем для проникновения загрязнений могут быть и старые, пришедшие в неисправность скважины, карстовые воронки.

Опасность загрязнения подземных водоемов состоит в том, что вода отравленная посторонними веществами не остается на одном месте, рядом с источником загрязнения, а распространяется по территории, которую трудно определить. И не редко, может просачиваться и в подземные источники питьевой воды.

Задача номер один в охране водных ресурсов сегодня - правильно определить и устранить источники загрязнения поверхностных и подземных вод.

Качество воды большинства водных объектов не отвечает нормативным требованиям. Многолетние наблюдения за динамикой качества поверхностных вод обнаруживают тенденцию увеличения числа створов с высоким уровнем загрязненности (более 10 ПДК) и числа случаев экстремально высокого содержания (Свыше 100 ПДК) загрязняющих веществ в водных объектах.

Состояние водных источников и систем централизованного водоснабжения не может гарантировать требуемого качества питьевой воды, а в ряде регионов (Южный Урал, Кузбасс, некоторые территории Севера) это состояние достигло опасного уровня для здоровья человека. Службы санитарно-эпидемиологического надзора постоянно отмечают высокое загрязнение поверхностных вод.

Около 1/3 всей массы загрязняющих веществ вносится в водоисточники с поверхностным и ливневым стоком с территорий санитарно неблагоустроенных мест, сельскохозяйственных объектов и угодий, что влияет на сезонное, в период весеннего паводка, ухудшение качества питьевой воды, ежегодно отмечаемое в крупных городах, в том числе и в Москве. В связи с этим проводится гиперхлорирование воды, что, однако небезопасно для здоровья населения в связи с образованием хлорорганических соединений.

Одним из основных загрязнителей поверхностных вод является нефть и нефтепродукты. Нефть может попадать в воду в результате естественных ее выходов в районах залегания. Но основные источники загрязнения связаны с человеческой деятельностью: нефтедобычей, транспортировкой, переработкой и использованием нефти в качестве топлива и промышленного сырья.

Среди продуктов промышленного производства особое место по своему отрицательному воздействию на водную среду и живые организмы занимают токсичные синтетические вещества. Они находят все более широкое применение в промышленности, на транспорте, в коммунально-бытовом хозяйстве. Концентрация этих соединений в сточных водах, как правило, составляет 5-15мг/л при ПДК - 0,1 мг/л. Эти вещества могут образовывать в водоёмах слой пены, особенно хорошо заметный на порогах, перекатах, шлюзах. Способность к пенообразованию у этих веществ появляется уже при концентрации 1-2 мг/л.

Наиболее распространенными загрязняющими веществами в поверхностных водах являются фенолы, легко окисляемые органические вещества, соединения меди, цинка, а в отдельных регионах страны – аммонийный и нитритный азот, лигнин, ксантогенаты, анилин, метил меркаптан, формальдегид и др. Огромное количество загрязняющих веществ вносится в поверхностные воды со сточными водами предприятий черной и цветной металлургии, химической, нефтехимической, нефтяной, газовой, угольной, лесной, целлюлозно-бумажной промышленности, предприятий сельского и коммунального хозяйства, поверхностным стоком с прилегающих территорий.

Небольшую опасность для водной среды из металлов представляют ртуть, свинец и их соединения.

Расширенное производство (без очистных сооружений) и применение ядохимикатов на полях приводят к силь­ному загрязнению водоемов вредными соединениями. Загрязнение водной среды происходит в результате пря­мого внесения ядохимикатов при обработке водоемов для борьбы с вредителями, поступления в водоемы воды, сте­кающей с поверхности обработанных сельскохозяйствен­ных угодий, при сбросе в водоемы отходов предприятий-производителей, а также в результате потерь при транспортировке, хранении и частично с атмосферными осадками.

Наряду с ядохимикатами сельскохозяйственные стоки содержат значительное количество остатков удобрений (азота, фосфора, калия), вносимых на поля. Кроме того, большие количества органических соединений азота и фос­фора попадают со стоками от животноводческих ферм, а также с канализационными стоками. Повышение концент­рации питательных веществ в почве приводит к наруше­нию биологического равновесия в водоеме.

Вначале в таком водоеме резко увеличивается количе­ство микроскопических водорослей. С увеличением кор­мовой базы возрастает количество ракообразных, рыб и других водных организмов. Затем происходит отмирание огромного количества организмов. Оно приводит к расхо­дованию всех запасов кислорода, содержащегося в воде, и накоплению сероводорода. Обстановка в водоеме меняет­ся настолько, что он становится непригодным для суще­ствования любых форм организмов. Водоем постепенно «умирает».

Современный уровень очистки сточных вод таков, что даже в водах, прошедших биологическую очистку, содержание нитратов и фосфатов достаточно для интенсивного эвтрофирования водоемов.

Во многих водных объектах концентрации загрязняющих веществ превышают ПДК, установленные санитарными и рыбоохранными правилами.

Введение

Актуальность исследования. Загрязнение поверхностных вод началось в центральной России еще в XVI в., когда начали удобрять поля навозом. С тех пор в центральных районах страны основным загрязнителем вод было сельское хозяйство. В более северных районах большую роль играл сплав леса, особенно молевой, при котором бревна тонули и гнили в воде. С развитием промышленности и ростом городов стала расти роль коммунальных и промышленных загрязнений.

Резкое усиление загрязнений произошло в ХХ в. Особая опасность связана с совпадением периода роста сбросов загрязненных сточных вод и многовековой тенденции нарастания сухости климата, снижения водности водоемов. В этих условиях растут концентрации поллютантов в растворах и, следовательно, степень их вредного воздействия на природные системы и здоровье человека.

К началу 90-х гг. в России создалась довольно сложная ситуация. Качество вод большинства поверхностных водоемов страны не отвечало установленным нормативам. Главными загрязняющими поверхностные воды веществами являются нефтепродукты, фенолы, легкоокисляемые органические вещества, соединения меди и цинка, аммонийный и нитратный азот.

Цель работы - охарактеризовать источники загрязнения вод.

Для выполнения поставленной цели нами были решены следующие задачи: описать основные источники загрязнения пресноводных вод суши, проанализировать особенности очистки водоемов.

1. Источники загрязнения поверхностных вод суши

Реки в их естественном состоянии выполняют роль дренажных систем, собирающих сток с водосборного бассейна. Хозяйственная деятельность человека постепенно превращает реки в сточные канавы с очень высоким уровнем загрязнения (иногда до 100 ПДК). И если количественное истощение водозапасов планеты в ближайшем будущем человечеству не грозит, то качественное истощение водных ресурсов - налицо уже в наши дни.

Главными источниками загрязнения природных вод являются производственные предприятия химической, нефтяной, целлюлозно-бумажной промышленности, электроэнергетика и машиностроение, черная и цветная металлургия, сельское и коммунальное хозяйство. Величина сброса сточных вод в водоемы России в 2007 г. составила 59,3 км3 (около 3% глобального объема сточных вод).

Из этого количества в реки ежегодно сбрасывается до 30 км3 загрязненных вод, требующих как минимум 10-12-кратного разбавления. Для того чтобы гарантировать качество воды с содержанием загрязняющих веществ не выше ПДК, для промышленных предприятий установлены величины предельно допустимого сброса поллютантов (ПДС). В России ПДК по разным показателям превышены по всем крупным водоемам. Основные реки России - Волга, Дон, Кубань, Обь, Енисей, Лена - по качеству вод оцениваются как «загрязненные» и местами «сильно загрязненные».

Суммарная масса загрязняющих веществ (нефтепродукты, взвешенные вещества, сульфаты, хлориды, фенолы, соединения фосфора, жиры, масла, органические вещества, особо токсичные тяжелые металлы и синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) и др.), поступающих в природные водоемы страны вместе со сточными водами, оценивается в 21 млн т.

Особенно неблагополучно состояние рек в зонах многонаселенных мегаполисов и крупных промышленных центров, где загрязнение вызывается прямым сбросом сточных и ливневых вод с поверхностей прилегающих территорий через коллекторы, необорудованные очистными сооружениями, канализационные люки и др.

Современный уровень очистки сточных вод таков, что даже в водах, прошедших биологическую очистку, содержание нитратов и фосфатов достаточно для интенсивной эвтрофикации водоемов. Тяжелые металлы могут находиться в небольших, но весьма опасных концентрациях в обработанных, но полностью не очищенных сточных водах, или в более концентрированном виде в подземных водах на территориях свалок.

Один из источников поступления поллютантов в водную среду - это сухие и мокрые выпадения из атмосферы на поверхность водосборных бассейнов. Вместе с аэрозолями (главным образом сернистые и азотистые соединения) и пылью в водоемы, поверхностные и подземные воды попадают также тяжелые металлы, опасные органические соединения, радиоактивные вещества. Сейчас со всей очевидностью можно говорить, что основной объем загрязнения всей гидросферы, в частности более 70% загрязнения Мирового океана, связано с наземными источниками. Промышленность, строительство, коммунально-бытовое и сельское хозяйство поставляют загрязняющие вещества, создающие угрозу для жизнедеятельности биоты Океана.

Нефть, металлы, хлорорганические соединения, мусор, пластмассы, радиоактивные отходы медленно разлагаются, накапливаются в организмах. Нефть является самым стойким загрязнителем океанических вод. Ежегодно в моря и океаны поступает от 6 до 10 млн. т нефти (табл. 1). Известно, что 1 т нефти, растекаясь, образует на водной поверхности пятно в 12 км2. В нефтяных пленках аккумулируются ионы тяжелых металлов, пестициды и другие токсиканты, опасные для живых организмов.

Одним из основных источников загрязнения поверхностных и подземных вод служит сельское хозяйство - как земледелие, так и интенсивное животноводство. Во время половодий, весеннего таяния снега и после сильных дождей с поверхностей сельскохозяйственных угодий с водой смываются многие тонны ядохимикатов и минеральных удобрений.

Таблица 1. Источники загрязнения гидросферы нефтью (по У. Стонеру и Б. Сигеру)

Источник загрязненияОбщее количество, млн. т/годДоля, %Морские перевозки В том числе обычные перевозки2,13 1,8334,9 30,0Катастрофы0,34,9Вынос реками1,931.1Попадание из атмосферы0,69,8Промышленные отходы0,34,9Природные источники0,69,8Городские отходы0,34,9Отходы прибрежных нефтеочистительных заводов0,23,2Добыча нефти в открытом море В том числе: обычные операции аварии0,08 0,02 0,061,3 0,3 0,98

Например, в России на полях ежегодно используется несколько миллионов тонн удобрений и до 100 тыс. т ядохимикатов. Особенно опасны сбросы сточных вод животноводческих комплексов и птицефабрик, где уборка навоза и отходов производится гидросмывом без очистки сточных вод. Переполненные навозохранилища периодически сбрасывают огромное количество органики, приводя к эвтрофикации природных водоемов.

Это явление связано с избыточным поступлением биогенных веществ (главным образом соединений фосфора и азота) в озера, водохранилища, устья рек, приводящим к массовому росту водных растений, бурному «цветению» водорослей. Эвтро-фикация вызывает ряд неблагоприятных геоэкологических последствий: ухудшение качества воды, снижение рекреационной ценности водоема, гибель рыб, блокирование каналов и водосборов. Главными источниками поступления азота и фосфора являются сельское хозяйство и коммунально-бытовые стоки.

Подземные воды, как и другие компоненты окружающей среды, испытывают загрязняющее воздействие хозяйственной деятельности человека. Подземные воды страдают от загрязнений нефтяных промыслов, предприятий горнодобывающей промышленности, полей фильтрации загрязненных сточных вод, свалок и отвалов металлургических заводов, хранилищ химических отходов и удобрений, животноводческих комплексов, населенных пунктов, не оборудованных канализацией и пр. Загрязняющие вещества в основном те же, что и для поверхностных вод: нефтепродукты, фенолы, тяжелые металлы (медь, цинк, свинец, кадмий, никель, ртуть), сульфаты, хлориды, соединения азота (с интенсивностью загрязнения в пределах 1 - 100 ПДК).

В России для хозяйственно-питьевого, производственно-технического водоснабжения и орошения земель разведано около четырех тысяч месторождений подземных вод, эксплуатационные запасы которых составляют 26,7 км3/год. Степень освоения их запасов в среднем по стране не превышает 33%. Наиболее крупные участки загрязненных подземных вод выявлены в Московской, Тульской, Пермской областях, в Татарстане, Башкортостане, а также близ городов Волгоград, Магнитогорск, Кемерово.

Население России в целом не обеспечено водой надлежащего качества вследствие неудовлетворительного состояния как водоемов (поверхностных и подземных), так и систем централизованного водоснабжения.

Около 1/3 населения используют для питья воду из децентрализованных источников. Анализ воды таких источников показал, что около 50% из них не отвечают гигиеническим требованиям по санитарно-химическим и бактериологическим показателям. Особенно тяжелое положение сложилось в Архангельской, Калининградской, Калужской, Курской, Томской и Ярославской областях, Приморском крае, Дагестане, Калмыкии.

Обеспечение всех жителей Земли доброкачественной питьевой водой является важнейшей глобальной проблемой современности. Другой, не менее важной проблемой является рациональное использование водных ресурсов, экономия воды во всех видах водопотребления.

Сокращение масштабов загрязнения воды - путь к решению проблемы количественного и качественного истощения водных ресурсов мира.

Экономика использования водных ресурсов требует пересмотра. Пока вода во всем мире имеет низкую цену, во многих регионах она вообще бесплатна. Это ведет к неэффективному использованию водных ресурсов и, как следствие, к серьезным экологическим проблемам.

2. Особенности загрязнения поверхностных вод

Существуют две основные категории источников загрязнения водных объектов: источники точечного загрязнения и рассеянного загрязнения. К первой категории относятся, например, сбросы промышленных предприятий и очистных сооружений коммунальных стоков. Ко второй категории относятся, например, загрязнения, связанные с сельским хозяйством, такие как загрязнения вод продуктами распада удобрений и пестицидов. Стратегии управления точечным и рассеянным загрязнением весьма различны. В первом случае необходимо иметь дело с каждым источником, в то время как при рассеянном загрязнении нужно осуществлять стратегию управления всем речным бассейном, а точнее говоря, состоянием ландшафтов бассейна, в особенности антропогенно трансформированных.

В стратегиях по улучшению качества воды, как правило, начинают с точечного загрязнения, а по достижении определенных успехов затем обращаются к регулированию рассеянного загрязнения. В России пока основное внимание, да и то недостаточное, уделяется контролю точечного загрязнения.

Загрязняющие воду вещества и их индикаторы могут быть также разделены на несколько групп, вызывающих специфические проблемы качества воды в различных типах водных объектов и, соответственно, требующих различных стратегий их контроля:

микробиологические индикаторы, связанные со здоровьем человека (концентрация кишечной палочки как индикатор количества патогенных бактерий и др.);

взвешенные вещества (общее содержание, мутность и прозрачность воды);

органические вещества. Индикаторы загрязнения: растворенный кислород, биохимическое и химическое потребление кислорода (ВПК и ХПК), фосфаты, хлорофилл-А;

биогенные вещества (соединения азота и фосфора);

основные ионы (общее количество растворенных веществ, электропроводность, рН, кальций, магний, натрий, калий, хлориды, сульфаты, бикарбонаты, бор, фтор, жесткость воды);

неорганические микрозагрязнители (алюминий, мышьяк, бериллий, кадмий, хром, кобальт, медь, цианиды, сероводород, железо, свинец, литий, марганец, ртуть, молибден, никель, селен, ванадий, цинк);

органические микрозагрязнители (или диоксины) (их много: полихлорированные бифенилы, бензапирен, пестициды и др.; они вредны даже в очень малых концентрациях; вследствие малой концентрации их определение представляет большие трудности).

Основные проблемы, связанные с загрязнением различных водных объектов, представлены в табл. 2.

Таблица 2. Основные проблемы качества воды

Рассмотрим основные особенности этих проблем. Заражение патогенами - очень важный фактор высокой заболеваемости и смертности от желудочно-кишечных болезней. Оно находится в прямой зависимости от плотности населения и уровня его социально-экономического развития и потому в большей степени характерно для развивающихся стран. В развитых странах вода в системах питьевого водоснабжения обрабатывается, в то время как в развивающихся странах обработка не всегда удовлетворительна, если она вообще производится.

Даже в развитых странах загрязнение патогенами контролируется не полностью, как мы это только что видели в случае с криптоспоридиозом в США. В развивающихся странах оно широко распространено вниз по течению от городов и густонаселенных сельских территорий вследствие недостаточного развития канализации и систем очистки воды. В результате индекс патогенного загрязнения воды увеличивается в пределах города в 3200 раз, достигая 24 млн коли-палочек на 100 мл воды. Высокий уровень загрязнения патогенами и органическими веществами отмечается в р. Ганг; осуществляется специальная программа улучшения состояния этой великой реки Индии.

Заражение патогенами и загрязнение органическими веществами взаимосвязаны. Органические вещества - самая большая группа загрязнителей, исторически появляющаяся обычно первой, в самом начале процесса загрязнения реки. Они попадают в воду в растворенном или взвешенном виде, главным образом со стоками канализации или с нерегулируемыми бытовыми стоками.

В отдельных местах целлюлозо-бумажная и пищевая промышленность также вносят свой заметный вклад. Географическое распространение загрязнения органическими веществами в целом совпадает с распространением патогенного заражения. Реки обладают значительной самоочищающей способностью благодаря растворенному в воде кислороду, количество которого постоянно пополняется из атмосферы вследствие турбулентного режима течения рек.

Когда поступление органических веществ в реку начинает превышать ее самоочищающую способность, загрязнение воды прогрессивно возрастает. Для решения проблемы загрязнения воды органическими веществами и патогенами необходимо осуществлять комплекс мероприятий. Главную роль здесь играет снижение объема поступающих с бассейна загрязнений и, с другой стороны, строительство очистных сооружений.

Взвешенные вещества в речных водах это преимущественно тонкие частицы почвы. Концентрация взвешенных наносов является показателем степени водной эрозии почвы и потому - состояния бассейна. Сельское хозяйство играет значительную роль в этом процессе. В целом, при прочих равных условиях, чем выше площадь пахотных земель, тем больше сток наносов.

Общий сток наносов по рекам мира оценивается приблизительно в 20 млрд. т в год. Перемещение наносов в пределах речных бассейнов, по крайней мере, в пять раз больше, примерно 100 млрд. т. Деятельность человека значительно увеличивает сток наносов, во многом благодаря нарушению естественного состояния поверхности почв в бассейне реки. Антропогенно увеличивающийся сток наносов приводит к ухудшению условий судоходства на реках, заилению водохранилищ и оросительных систем. Тонкие частицы почвы, переносимые в виде наносов, обычно адсорбируют на своей поверхности соединения фосфора.

Это тот самый ил, который р. Нил приносила на поля каждое половодье, поддерживая плодородие почв Египта в течение тысячелетий. После сооружения плотин на реках почти все наносы аккумулируются в водохранилищах, вместе с адсорбированным фосфором. Это ведет к снижению как плодородия почв, так и рыбной продуктивности, в нижних бьефах плотин. Мероприятия по снижению эрозии почвы в бассейнах рек в то же время управляют перемещением фосфора в бассейне. Мы снова видим высокую степень сложности взаимосвязей в экосфере и ведущую роль воды в управлении территориальными системами.

Принято, что природные воды находятся в состоянии асидификации, если показатель их кислотности (рН) равен или меньше 5,0. Многие процессы в экосфере определяются кислотно-щелочными реакциями, то есть зависят от величины рН. Все биологические процессы в водоемах, такие как рост водорослей, распад микроорганизмов, нитрификация и денитрификация, отличаются своей оптимальной величиной рН, обычно в пределах 6-8. Изменения флоры и фауны в водных экосистемах - важный индикатор асидификации.

загрязнение вода качество очистка

3. Очистка воды

Важнейшими технологическими мерами рационального использования и охраны водных ресурсов являются совершенствование технологий производства, внедрение в практику безотходных технологий. В настоящее время совершенствуется ныне действующая оборотная система водоснабжения, или повторное использование воды.

Поскольку избежать полностью загрязнения воды невозможно, применяются биотехнические меры охраны водных ресурсов - принудительная очистка сточных вод от загрязнения. Основные методы очистки - механические, химические и биологические.

При механической очистке сточных вод нерастворимые примеси удаляются с помощью решеток, сит, жиро (масло) ловок и т.д. В отстойниках осаждают тяжелые частицы. Механической очисткой удается освободить воду от нерастворенных примесей на 60-95%.

При химической очистке применяются реагенты, которые переводят растворимые вещества в нерастворимые, связывают их, осаждают и удаляют из сточных вод, которые очищаются еще на 25-95%.

Биологическая очистка проводится двумя способами. Первый осуществляется на специально подготовленных полях фильтрации (орошения) с оборудованными картами, магистральными и распределительными каналами. Очистка происходит естественным способом - путем фильтрации воды через почвогрунты.

Органический фильтрат подвергается бактериальному разложению, воздействию кислорода, солнечных лучей и используется в дальнейшем в качестве удобрения. Применяется также каскад прудов-отстойников, в которых естественным путем происходит самоочищение воды.

Второй ускоренный способ очищения сточных вод производится с применением специальных биофильтров. Очистка сточных вод осуществляется фильтрацией через пористые материалы (гравий, щебень, песок и керамзит), поверхность которых покрыта пленкой микроорганизмов. Процесс очистки на биофильтрах происходит интенсивнее, чем на полях фильтрации.

В настоящее время практически ни один город не обходится без очистных сооружений, причем в городских условиях применяются все указанные способы в комплексе, что дает хороший эффект.

Заключение

Примерно 1/3 из них - промышленные сточные воды. Считается, что в водоемы поступает свыше 500 тыс. различных веществ. В воды попадают промышленные и бытовые отходы, содержащие соли различных металлов, яды, пестициды, удобрения, моющие средства, радиоактивные вещества. Более 2/3 загрязняющей водные системы нефти поступает в результате сброса отходов нефтепродуктов, используемых автомобилями и машинным оборудованием.

Анализ мирового водохозяйственного баланса показал, что на все виды водопользования тратятся 2200 м3 чистой воды в год. До сих пор рост качества очистных сооружений отстает от роста потребления воды.

Однако проблема очистки более серьезна, так как даже при самой совершенной технологии, включая биологическую, все растворенные неорганические вещества и до 10% органических загрязняющих веществ остаются в очищенных сточных водах.

Такая вода вновь может стать пригодной для хозяйственного потребления только после ее многократного разбавления чистой природной водой. На разбавление стоков уходят почти 20% ресурсов пресных вод мира.

Расчеты на начало нового тысячелетия, в предположении, что нормы водопотребления снизятся, а очистка охватит все сточные воды, показали, что все равно на разбавление сточных вод ежегодно потребуется 30 - 35 тыс. м3 пресной воды.

Это означает, что ресурсы полного мирового речного стока будут близки к исчерпанию, а во многих районах мира они уже исчерпаны. Ведь 1 м3 очищенной сточной воды «портит» 10 м3 речной воды, а неочищенной - в 3 - 5 раз больше. Количество пресной воды не уменьшается, но ее качество резко падает, она становится непригодной для потребления.

Литература

1.Голубев Г.Н. Геоэкология: Учебник - М.: Аспект-пресс, 2006. - 288 с.

2.Князева В.П. Экология. Основы реставрации. - М., 2006. - 328 с.

.Комарова Н.Г. Геоэкология и природопользование. - М.: Академия, 2008. -192 с.

.Костантинов В.М., Челидзе Ю.Б. Экологические основы природопользования. - М.: Академия, 2006. - 208 с.