Т.А. Акимова, A.П. Кузьмин, В.В. Хаскин
Экология. Природа - Человек - Техника
Учебник для вузов. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. - 343 с.
Глава 6. Техногенное загрязнение среды
6.3. Загрязнение природных вод
Загрязнение
водоемов зависит от различных факторов миграции веществ в аквальных системах,
среди которых важнейшими являются степень проточности водоема (река, озеро,
водохранилище), масса и состав гидрополлютантов, температура и состав воды,
насыщенность ее органикой, тип бассейна, количество и состав растений и
животных водоема. Этими факторами определяется соотношение между осаждением,
разбавлением, выносом и гидро- и биохимической трансформацией загрязнителей,
т.е. путями самоочищения водоема.
Состав, количество и опасность гидрополлютантов. Основной причиной современной деградации природных
вод Земли является антропогенное загрязнение. Главными его источниками служат:
- сточные
воды промышленных предприятий;
- сточные
воды коммунального хозяйства городов и других населенных пунктов;
- стоки
систем орошения, поверхностные стоки с полей и других сельскохозяйственных
объектов;
- атмосферные
выпадения загрязнителей на поверхность водоемов и водосборных бассейнов. Кроме
этого неорганизованный сток осадков (ливневые стоки, талые воды) загрязняет
водоемы техногенными терраполлютантами.
Антропогенное
загрязнение гидросферы в настоящее время приобрело глобальный характер и
существенно уменьшило доступные эксплуатационные ресурсы пресной воды на
планете. Общий объем промышленных, сельскохозяйственных и коммунально-бытовых
стоков достигает 1300 км3 (по некоторым оценкам до 1800 км3),
для разбавления которых требуется примерно 8,5 тыс. км3 воды, т.е.
20% полного и 60% устойчивого стока рек мира. Причем по отдельным водным
бассейнам антропогенная нагрузка гораздо выше средних значений.
Общая
масса загрязнителей гидросферы огромна - около 15 млрд т в год (табл. 6.5). К
наиболее опасным загрязнителям относятся соли тяжелых металлов, фенолы,
пестициды и другие органические яды, нефтепродукты, насыщенная бактериями
биогенная органика, синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) и
минеральные удобрения.
Кроме
химического загрязнения водоемов определенное значение имеют также
механическое, термическое и биологическое загрязнение. Для определения
опасности нарушений поверхностных природных водоемов важен еще и объем
безвозвратного водопотребления. В основе оценки опасности всех видов нарушений
лежит общий принцип, основанный на определении объемов загрязненных стоков и
размеров превышений их нормативных уровней. Опасность »-го нарушения, например,
химического, рассчитывается по уравнению:
(6.2)
где Di - величина
опасности для нормального состояния водоема, выраженная в тыс. м3
чистой воды, необходимых для разбавления вредных стоков;
Vi - объем загрязненного
стока, тыс. м3;
Wi - величина нарушения: концентрация максимально опасного
загрязнителя в стоке, мг/л;
Ni - нормативное значение
нарушения: ПДК максимально опасного загрязнителя в водоеме рыбохозяйственного
назначения, мг/л.
Таблица 6.5
Ориентировочные количества массовых загрязнителей
океана и континентальных вод планеты
Группа веществ
|
Млн т/год
|
Затонувшие
суда, плавающий и погруженный мусор
|
1200
|
Взвешенные
вещества техногенного происхождения
|
1400
|
Растворенные
неорганические вещества
|
4000
|
В
том числе
|
|
минеральные
удобрения
|
80
|
соли
тяжелых металлов
|
3
|
Синтетические
органические вещества
|
2500
|
В
том числе
|
|
моющие
средства, СПАВ
|
15
|
фенолы
и другие циклические углеводороды
|
5
|
пестициды
|
2
|
Биогенная
органика
|
1200
|
Нефтепродукты
|
|
Аэрогенные
выпадения техногенной природы
|
1800
|
Загрязнение вод России. В
отличие от загрязнения атмосферы, где основное внимание обращается на
глобальные характеристики, для загрязнения природных вод наибольший интерес
представляют региональные, бассейновые особенности. По существующей санитарной
классификации сточные воды в зависимости от степени загрязнения подразделяют на
нормативно чистые (они не проходят очистки), нормативно-очищенные и
загрязненные.
В
РФ на одного человека образуется примерно в 1,5 раза больше хозяйственных
стоков, чем в среднем в мире. В 1996 г. в поверхностные водные объекты было
сброшено 58,9 км3 сточных вод. Около 38% (22,4 км3)
сточных вод отнесены к категории загрязненных. С ними сброшено в водоемы свыше
700 тыс. тонн загрязнителей: нефтепродуктов - 9,3, взвешенных веществ - 619,
фосфора - 32, СПАВ - 4, соединений меди - 0,2, железа и цинка - 19,7, фенола -
0,1 тыс. т. Реальная масса загрязнителей, поступающих в водоемы, значительно
больше, поскольку в приведенных данных не учтены атмосферные выпадения
загрязняющих веществ, смыв органики и ядохимикатов с сельскохозяйственных
угодий и др. Основной объем сброшен предприятиями промышленности (33%) и
коммунального хозяйства (61%). Объем нормативно-очищенных стоков составляет 10%
от всех вод, требующих очистки, что является следствием низкой эффективности
работы имеющихся очистных сооружений. Вклад различных отраслей промышленности в
общий сброс загрязненных стоков отражен на рис. 6.3.
Качество
воды в большинстве водных объектов России не отвечает нормативным требованиям.
Ежегодно растет число створов с высоким уровнем загрязнения (более 10 ПДК),
есть случаи экстремально высокого загрязнения (более 100 ПДК). Учет сброса
сточных вод и система их оценки пока не упорядочены. Так, коллекторно-дренажные воды с
орошаемых земель условно относятся к категории нормативно чистых, хотя обычно
они загрязнены ядохимикатами, соединениями азота и фосфора. Для достижения
нормального качества такие условно «чистые» воды требуют разбавления в 10-50
раз.
Существенная
доля хозяйственно-питьевого водоснабжения базируется на подземных водах. Хотя
они лучше защищены от проникновения поллютантов, но также подвергаются
техногенному воздействию из-за загрязнения почвы и наземных водотоков. Оно
происходит в первую очередь вокруг крупных промышленных центров, а также в
районах интенсивного земледелия с применением химических удобрений, пестицидов
и в местах расположения крупных животноводческих комплексов. На территории
России выявлено около 1400 очагов загрязнения подземных вод, 80 % которых
находится в европейской части.
Состояние
водных источников и систем централизованного водоснабжения в Российской
Федерации не может гарантировать требуемого качества питьевой воды. В 19% г.
75% исследованных проб были нестандартны по вкусовым качествам, 23% проб не
отвечали гигиеническим требованиям по химическим и 11,4% - по
микробиологическим показателям. В целом почти половина жителей страны
потребляет недоброкачественную воду.
Приведенные
данные свидетельствуют, что масштабы и темпы загрязнения гидросферы намного
выше, чем других природных сред. Обостряющаяся водохозяйственная обстановка в
России из-за сброса загрязненных стоков в водные объекты и нерационального
использования воды наносит огромный экономический ущерб. Нарастающая деградация
природных вод требует решительных действий и специальных целевых программ по их
спасению.
Бассейны. Существенной
географической особенностью загрязнения рек России является то, что основные
промышленные районы и наибольшая концентрация населения приурочены главным
образом к верховьям водосборных бассейнов (Центр, бассейн Камы, Среднее
Поволжье, Урал, Кузбасс, верхние течения Оби, Енисея, Ангары). Поэтому главные
реки России - Волга, Дон, Кубань, Обь, Енисей, Лена, Печора - в той или иной
мере загрязнены на всем протяжении и оцениваются как загрязненные, а их
крупные притоки - Ока, Кама, Томь, Иртыш, Тобол, Исеть, Тура - относятся к
категории сильно загрязненных. Несмотря на уменьшение сброса сточных
вод, связанное со спадом производства, наблюдается рост загрязнения рек.
Очень
серьезные экологические проблемы возникли в бассейне Волги. Ее сток
составляет только 5% от суммарного речного стока РФ. В то же время на
хозяйственные нужды из Волги ежегодно забирается более 30 км3 свежей
воды, т.е. треть всего водозабора России. А взамен река получает 19 км3
стоков - 39% от общего объема загрязненных сточных вод,
образующихся на территории страны. От городов и промышленных предприятий,
расположенных на берегах Волги и ее притоков, ежегодно в реку, а затем и в Каспий
поступают сотни тысяч тонн нефтепродуктов, взвешенных веществ, сульфатов,
органики, аммонийного азота, нитратов и нитритов, соединений тяжелых металлов и
других загрязнителей.
Исследования,
проведенные в бассейне Волги, показали, что две трети веществ, поступающих со
сточными водами промышленных предприятий, «проскакивают» через городские
очистные сооружения и остаются в воде. Смесь «очищенных» таким образом
промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод для ликвидации токсичности
требует разбавления в 50-200 раз. Следовательно, для разбавления поступающих
ежегодно в Волгу 19 км3 сточных вод требуется от 950 до 3800 км3
чистой воды, а среднегодовой сток Волги равен всего 254 км3.
Загрязнение морей.
Угрожающие размеры принимает загрязнение морей и всего Мирового океана,
которому в условиях современной цивилизации отведена роль гигантской мусорной
свалки. Реки выносят большую часть поступающих в них стоков в моря. В составе
речного стока и атмосферных выпадений в разные части океана попадает 100 млн т
тяжелых металлов. Почти 70% загрязнений морской среды связано с наземными
источниками, поставляющими промышленные стоки, мусор, химикаты, пластмассы,
нефтепродукты, радиоактивные отходы. К числу наиболее опасных загрязнителей
морей относятся нефть и нефтепродукты. Общее загрязнение ими Мирового океана
превысило 6 млн т в год, причем из всех источников вклад судоходства (включая
аварии танкеров) стал уже выше поступления с материковым стоком: соответственно
35% и 31%. Каждая тонна нефти покрывает тонкой пленкой порядка 12 км2
водной поверхности. По оценкам специалистов, нефтью уже загрязнена 1/5
акватории Мирового океана. Нефтяная пленка приводит к гибели живых организмов,
млекопитающих и птиц, нарушает процессы фотосинтеза и, следовательно, газообмен
между гидросферой и атмосферой.
Все
внутренние моря Российской Федерации испытывают интенсивную антропогенную
нагрузку, как на самой акватории, так и в результате техногенного воздействия
на водосборном бассейне. К охарактеризованному выше стоку загрязненной волжской
воды в Каспийское море добавляется непосредственное его загрязнение морским
нефтепромыслом. Концентрация нефтепродуктов и фенолов в акваториях северного и
восточного Каспия составляет 4-6 ПДК, а у берегов Азербайджана - 10-16 ПДК!
Нефтепродуктами сильно загрязнены все европейские моря - Средиземное, Северное,
Балтийское.
Степень
загрязнения морской воды принято характеризовать классом качества с 1 по 7 с
соответствующей оценкой от «очень чистая» до «чрезвычайно грязная». Морские
воды Черноморского побережья от Анапы до Сочи характеризуются как загрязненные
(IV класс) и умеренно
загрязненные
(III класс). Воды восточной части Финского залива Балтийского моря относятся к грязным
(V класс) и очень грязным (VI класс). Во многих морях превышены ПДК
нефтяных углеводородов, фенолов, аммонийного азота, пестицидов, СПАВ, ртути.
Особую озабоченность вызывает захоронение радиоактивных отходов в северных
морях.
|