Е.В. Логинова, П.С. Лопух
Гидроэкология: курс лекций
Минск: БГУ, 2011.– 300 с.
Глава 4. Антропогенное воздействие на гидросферу
4.4. Причины, источники и последствия загрязнения воды
Следует отметить,
что в общем причины загрязнения среды делятся на объективные и субъективные. К
объективным относятся:
Во-первых,
ограниченные способности живой природы к самоочищению и саморегуляции.
Внутренние возможности природной среды не позволяют перерабатывать все
возрастающие масштабы отходов хозяйственной деятельности человека, и их
накопление создает угрозу глобального загрязнения окружающей среды.
Во-вторых, ограниченность
природных ресурсов. Запасы полезных ископаемых – каменного угля, нефти и других
постепенно расходуются и перестают существовать. Все более актуальными
становятся задачи по изысканию альтернативных источников энергии.
В-третьих,
безотходность процессов в природной среде и большое количество отходов
человеческого производства. Природные процессы осуществляются по замкнутому
циклу. «Подсчитано, что для жизнедеятельности человека необходимо в год
расходовать не менее 20 т природных ресурсов. Из них лишь 5 – 10 % идут на
продукцию, а 90 – 95 % поступают в отходы» (Петров В.В., 1995). Отходы
человеческого производства загрязняют окружающую среду вредными,
несвойственными для нее веществами. Это ведет к преждевременному истощению и, в
конечном счете, к разрушению природных систем.
К субъективным
причинам загрязнения относятся:
Во-первых,
недостатки организационно-правовой и экономической деятельности государства по
охране окружающей среды.
Во-вторых, дефекты экологического воспитания и
образования. Человек родился и вырос на потребительской психологии по отношению
к природе. Он всегда рассматривал природу как источник своего существования, как
ресурс, а не как объект его забот и охраны. Это проявляется через экологическое
невежество (нежелание изучать законы взаимосвязи человека и окружающей среды) и
экологический нигилизм (нежелание руководствоваться этими законами), т.е.
пренебрежение знанием и использованием экологических закономерностей в общении
человека и окружающей среды.
Главные водопотребители и водопользователи являются
источниками загрязнения гидросферы. Промышленность, сельское хозяйство,
коммунально-бытовое хозяйство, транспорт, рекреация влияют на состояние
водоемов.
Выделяют несколько видов загрязнения водоемов:
химическое, биологическое, физическое. Химическое загрязнение – это загрязнение
водоемов нефтью и нефтепродуктами, металлами и их солями,
поверхностно-активными веществами, кислотами и щелочами. Биологическое
загрязнение – это загрязнение вирусами, бактериями, болезнетворными организмами,
водорослями и т.д. К физическому загрязнению относится тепловое и
радиоактивное, содержание в воде взвешенных твердых частиц, шлама, песка, ила,
глины.
Основными факторами химического загрязнения водоемов и
водотоков являются следующие:
1. сброс сточных вод промышленности и
коммунально-бытового хозяйства;
2. поступление с суши применяемых в сельском и лесном
хозяйстве веществ (удобрений, пестицидов);
3. утечка веществ при работе транспорта и авариях;
4. разработка полезных ископаемых на морском дне;
5. захоронение вредных отходов в водоемах;
6. поступления загрязняющих веществ из атмосферы.
Наиболее интенсивно загрязняют поверхностные воды
такие отрасли промышленности, как металлургия, химическая,
нефтеперерабатывающая, целлюлозно-бумажная. Различают минеральное и органическое
загрязнение сточных вод. При минеральном загрязнении сточные воды содержат
соли, кислоты, щелочи и другие минеральные вещества. В промышленных стоках
содержится 40 % минеральных веществ и 60 % веществ органического происхождения.
К веществам органического происхождения относятся растительные волокна,
животные и растительные жиры, остатки плодов и овощей, отходы
целлюлозно-бумажной, кожевенной, пищевой промышленности. Сточные воды с этими
веществами являются причиной органического загрязнения водоемов.
Из отраслей сельского хозяйства интенсивно загрязняет
водоемы растениеводство, благодаря применению удобрений и пестицидов. Около
четверти азотных удобрений, треть калийных и 4 % фосфорных удобрений попадает в
водоемы. Если в незагрязненных реках средний уровень содержания нитратов
составляет 100 мг/л, то в Западной и Центральной Европе – 4500 мг/л, концентрация
фосфора в реках этого региона в 2,5 раза выше, чем в незагрязненных водоемах. Возрастание
концентрации биогенов приводит к эвтрофикации водоемов. Эвтрофирование
(эвтрофикация) – повышение биологической продуктивности водных объектов в
результате накопления в воде биогенных элементов под действием антропогенных
или природных факторов. Биогенные элементы – это химические элементы,
необходимые для поддержания жизни. Например, повсеместно в Европе наблюдается
эвтрофикация поверхностных вод. Анализ проб воды показал, что в 8–28 % проб
отмечено повышенное содержание нитратов, превышающее национальные нормы. В
грунтовых водах такие превышения содержат в 4–18 % проб, в частных колодцах – в
11 % проб, в системах коммунального водоснабжения в 0–2,8 % проб.
При эвтрофикации увеличивается количество сине-зеленых
водорослей, уменьшается количество О2 и возрастает СО2 и
СН4, происходит вторичное загрязнение водоемов токсическими
веществами (которое выделяют сине-зеленые водоросли), увеличивается
растворимость карбонатов, что вызывает гибель кораллов и других скелетных форм
бентоса. В результате эвтрофикации водоемов происходит изменение видового
состава рыб в следующей последовательности: лососевые – сиговые – корюшковые –
окуневые – карповые. При этом более ценные рыбы заменяются менее ценными.
На экологическое состояние водоемов влияет
животноводство. Свиноводческий комплекс на 100 тысяч голов может загрязнять
реку так же, как город с полумиллионным населением. Навоз и навозные стоки,
попадая в поверхностные и грунтовые воды, вызывают:
1. загрязнение воды патогенными и другими
микроорганизмами, яйцами гельминтов;
2. насыщение воды органическими веществами;
3. насыщение воды азотистыми и другими веществами
(нитратами, нитритами, фосфором);
4. обсеменение рыб и других водных животных
микроорганизмами.
Сточные воды животноводческих комплексов содержат
много бактерий кишечной группы, которые живут длительное время: сальмонеллы –
2,5 года, микроорганизмы туберкулеза – 475 дней и др.
Источником загрязнения водоемов являются газопылевые
выбросы загрязняющих веществ в атмосферу. В развитых промышленных странах с
атмосферными осадками в почву, в поверхностные и грунтовые воды поступает
ежегодно 3–20 кг/га нитратов. Плотность выпадения аммонийного азота на
европейской территории России оценивается в среднем 0,3 т/км2, серы
от 0,25 до 2 т/км2.
Одним из видов загрязнений водоемов является тепловое.
Этот вид загрязнения связан со сбором в водоемы нагретых вод, используемых в
промышленности. Например, на площадке Кольской атомной станции, расположенной
за Полярным кругом, через 7 лет после начала эксплуатации температура подземных
вод повысилась с 6оС до 19оС вблизи главного корпуса. По существующим
санитарным нормам температура водоема не должна повышаться более чем на 3оС
летом и 5оС зимой, а тепловая нагрузка на водоем не должна превышать
12–17 кДж/м3.
Тепловое загрязнение водоемов влияет на состояние
биоты. Увеличение температуры воды приводит к нарушению условий нереста рыб,
повышению их зараженности теплолюбивыми видами паразитов и т.д. Интенсивность
влияния теплового загрязнения зависит от температуры нагревания воды. Для
летнего периода установлена характерная последовательность воздействия повышенных
температур воды на биоценоз озер и искусственных водоемов:
при температуре до 26оС не наблюдается
вредного воздействия;
в пределах температуры 26–30оС наступает
состояние угнетения жизнедеятельности рыб;
при температуре свыше 30оС наблюдается
вредное воздействие на биоценоз;
при температуре 34–36оС создаются летальные
условия для рыб.
Последствия загрязнения гидросферы разнообразны,
происходят изменения:
1) физических свойств воды (прозрачности и окраски,
появление запахов и привкусов);
2) химических свойств (накопление загрязняющих веществ;
образование плавающих загрязнений на поверхности водоемов, взвешенных в толще
водоемов и отложения на дне);
3) газового состава (уменьшение количества растворенного
О2, увеличение количества СО2, СН4). Уменьшение
О2 происходит за счет окисления им органических веществ;
4) изменение состояния биоты: эвтрофикация водоемов,
накопление химических токсикантов в биоте и мутагенное ее изменение; снижение
биологической продуктивности водоемов; появление новых бактерий (в т.ч.
болезнетворных); нарушение структуры пищевых цепей.
Загрязняющие вещества подразделяются на
четыре класса в зависимости от показателя токсичности (в данном случае от локальной концентрации – ЛК):
•
чрезвычайно
опасные (ЛК5о< 0,5 мг/л);
•
высокоопасные
(ЛКзо < 5 мг/л);
•
умеренно
опасные (ЛК5о < 50 мг/л);
•
малоопасные
(ЛК5о> 50 мг/л).
Загрязняющие
природную среду вещества подразделяются также по их агрегатному состоянию на четыре класса:
твердые жидкие, газообразные и смешанные.
Кроме того,
промышленные выбросы в окружающую среду могут классифицироваться и по другим признакам.
По организации
контроля и отвода
– на организованные и неорганизованные.
Организованный промышленный
выброс – это выброс поступающий
в окружающую среду (воздушный и водный бассейны) через специально сооруженные газоходы, водоводы и трубы. Иначе
говоря организованный выброс можно назвать точечным источником – это одиночное
место, которое может быть идентифицировано как источник загрязнения. Примерами
может служить сточная труба по отношению к водотоку или водоему, крупное
предприятие, город и т.п. Мониторинг точечных источников загрязнения значительно
легче осуществлять, чем диффузных.
Неорганизованный
промышленный выброс – это выброс в окружающую среду в виде неправильных самопроизвольных
водных или газовых потоков, образующихся в результате несовершенства
технологического оборудования или нарушения его герметичности, отсутствия или
неудовлетворительной работы оборудования по отсосу газов или отводу
загрязненной воды в местах
загрузки и хранения сырья, материалов, отходов, готовой продукции, например, пыление
отвалов пустой породы, нерегулируемый поверхностный сток промышленных предприятий. К таким выбросам можно отнести диффузные выбросы,
которые не имеют легко устанавливаемой привязки к определенному месту. Они поступают
сразу на большой площади, как, например, в случае с кислотными дождями, выпадающими
сразу на площади водосборного бассейна, биогенными элементами, образующимися из
удобрений и просачивающимися из почвы на значительной длине реки. Примером
диффузного загрязнения может служить и поступление загрязняющих веществ с
выхлопами автомобильных двигателей.
По режиму отвода – на непрерывные и
периодические. Так,
отвод доменного газа считается непрерывным, а отвод конвертерного газа – периодическим.
По температуре – когда температура потока
(газового, водяного или смешанного) выше, ниже или равна температуре окружающей среды.
По локализации – выбросы происходят в
основном, вспомогательном, подсобном производствах, на транспорте и т.д.
По признакам очистки – на чистые, нормативно очищенные, частично очищенные,
выбрасываемые без очистки. При этом под очисткой понимается отделение, улавливание и превращение в
безвредное состояние загрязняющего вещества, поступающего от промышленного источника.
|