Загрязнение гидросферы

 
     

3. Последствия нерационального использования водных ресурсов

 

     1. Перерасход поверхностных вод.

     При долгосрочном планировании следует  учитывать неизбежные засушливые годы, когда речной сток падает до аномально  низкого уровня. Считается, что нельзя использовать больше 30% среднегодового речного стока без риска испытать недостаток воды. На ряде рек потребности в воде превышают 90% среднегодового стока.

     Экологические последствия перерасхода поверхностных  вод затрагивают не только саму реку, а весь биоценоз связанный с рекой (пересыхание болот, гибель растительности и животных и т.д.).

     2. Перерасход грунтовых вод.

     Подземные водохранилища, как любые другие, истощаются, если потребление из них  воды идет быстрее пополнения. Проблема стоит особенно остро в регионах с низким количеством осадков, где  скорость пополнения очень невелика, а потребность в воде высока из-за недостатка поверхностных водоемов.

     Падение уровня грунтовых вод влияет на поверхностные  водоемы, т.к. это падение приводит к сокращению родников и связанных  с ними поверхностных водоемов, что  усугубляет их экологические проблемы.

     3. Просадка грунта.

     Грунтовые воды вымывают в недрах земли полости, которые заполняются водой. Вода сама отчасти поддерживает вышележащие  породы и почвы. Когда уровень  грунтовых вод падает, эта опора  исчезает, и может происходить  постепенное опускание поверхности  суши называемое просадкой грунта. Скорость ее может составлять 15-30 см в год.

     Особый  вид просадки грунта – образование  карстовых воронок – может  быть внезапным и вести к катастрофическим последствиям.

     4. Подток соленой воды.

     Из-за истощения запасов грунтовых  вод возникает еще одна проблема - подток соленой воды. Понижение  уровня грунтовых вод или большая  скорость их потребления могут снизить  давление в водоносном горизонте, что  позволит проникать в него, а, следовательно, и в колодцы и артезианские скважины соленой воде.

     5. Загрязнение вод.⁴

 

4. Основные  источники загрязнения  гидросферы

 

     Уровень загрязнения рек, озер, морей и  океанов с каждым годом возрастает. Особую и едва ли не самую серьезную  роль в загрязнении водных объектов играет сброс отработанных промышленных вод. Они загрязняют более 1/3 всего  речного стока. Например, в США  за 70 лет загрязненность рек выросла  в 10 раз, что привело к запрещению купания в реке Миссисипи и  ее притоках. Не лучшим образом обстоит  дело и с водоемами, расположенными в Европейской части России. Так, концентрация аммонийного и нитритного азота увеличилась в 1,5 раза, количество взвешенных и органических веществ достигает от 2 до 12 ПДК, содержание фенолов — от 10 до 41 ПДК, тяжелых металлов — от 8 до 24 ПДК.⁵

     Наибольший  вклад в загрязнение водных объектов сточными водами вносят такие отрасли  промышленности, как черная и цветная  металлургия, химическая, нефтеперерабатывающая, целлюлозно-бумажная и пищевая.

     В зависимости от технологических  особенностей производств сточные  воды можно разделить на:

1. реакционные воды, загрязненные как исходными веществами, так и продуктами реакции;
2. воды, содержащиеся в сырье и исходных продуктах;
3. воды после промывки сырья, продуктов, тары, оборудования;
4. водные экстрагенты и абсорбенты;
5. бытовые воды из туалетов, после мытья помещений, душевых;
6. воды, стекающие с территории промышленных предприятий, загрязненные различными химическими веществами.

     Промышленные  сточные воды могут иметь кислую, нейтральную или щелочную среду, что приводит к изменению естественного рН в водоемах, в которые сбрасываются эти воды.

     В шлаках промышленных производств присутствуют разнообразные органические вещества и соединения тяжелых металлов; в бытовых отходах содержание органических веществ составляет 32-40%. Эти вещества, попадая в почву, создают в грунтах устойчивую восстановительную среду, в которой возникает особый тип иловых вод, содержащих сероводород, аммиак, ионы металлов.

     Нефть и нефтепродукты, попадая в водоемы, создают разные формы загрязнения: плавающую на воде нефтяную пленку, растворенные или эмульгированные в воде. Нефтепродукты, осевшие на дно тяжелые фракции и т.д. При этом изменяется запах, вкус, окраска, поверхностное натяжение, вязкость воды, уменьшается кол-во кислорода, появляются вредные органические вещества, вода приобретает токсические свойства и представляет угрозу не только для человека. 12 г нефти делают непригодной для употребления тонну воды.

     Еще одним источником загрязнения природных  вод являются атмосферные воды, несущие  в себе вымываемые из воздуха загрязняющие вещества промышленного происхождения. При стекании по поверхности земли  атмосферные и талые воды увлекают за собой органические и минеральные  вещества из почвы. В первую очередь  это касается территорий санитарно  неблагоустроенных населенных пунктов, сельскохозяйственных объектов и угодий, особенно в период весеннего паводка, что приводит к сезонному ухудшению  качества питьевой воды.

     Городские сточные воды, включающие преимущественно  бытовые стоки, которые содержат большое количество поверхностно-активных моющих средств, также являются источниками  загрязнения природных вод. Наличие  в стоках поверхностно-активных моющих средств губительно сказывается  на флоре и фауне.⁶

     Например, 10-25 мг моющих химических средств на 1 л воды ядовиты для водной флоры. При концентрации моющих средств 1 мг/л  гибнет планктон, при 3 мг/л — дафнии, 15 мг/л — рыбы. Кроме того, в  городских сточных водах может  содержаться в среднем (мг/л): 1б,9 — калия, 0,5 — меди; 0,5 — свинца; 0,8 — железа; 23,2 — натрия; 0,2 —  цинка; 6,6 — фосфора, 4,53 — жиров. Разложение большого количества органических веществ в стоках приводит к дефициту кислорода и накоплению сероводорода, в результате чего со временем такие водоемы «умирают».⁷

     Большое значение для организации водопотребления  и водопользования имеет состояние  подземных вод, которое может  нарушаться проведением мелиоративных  и гидротехнических работ, строительством городов и поселков, сооружением  и эксплуатацией шахт и рудников. В результате уровень грунтовых  вод может меняться на обширных территориях. Так, в районе Курской магнитной  аномалии осуществление работ в  местах добычи полезных ископаемых вызвало  появление депрессионных воронок, а затем заметное изменение водного  режима и характера растительности на расстоянии 50-60 км от карьеров. Интенсивная  откачка из глубин нефти, газа или  воды может повлечь за собой оседание почвы на больших территориях, изменение  путей подземных потоков и  их скоростей, что может привести к разрушению первичных структур. Кроме того, откачка подземных  вод из шахт, рудников и карьеров и сброс их на поверхность ведут  к загрязнению рек и водоемов.

     Многие  страны, имеющие выход к морю, производят морское захоронение  вредных веществ. Объем таких  захоронений составляет около 10% всей массы загрязняющих веществ, поступающих  в Мировой океан. Основанием для  использования морей и океанов  в качестве полигонов для захоронения  различных отходов послужила  способность морской воды к переработке  большого количества органических и  неорганических веществ. Однако эта способность не беспредельна. Поэтому такой подход можно рассматривать как вынужденную меру, подтверждающую несовершенство технологий по переработке и уничтожению отходов производства и потребления. В результате аварий судов, промывки резервуаров танкеров, утечек нефти при добыче ее в шельфовой зоне ежегодно в воды Мирового океана попадает до 15-106 т нефти. Каждая 1 т нефти покрывает тонкой пленкой примерно 12 км2 поверхности и загрязняет до 1 млн т морской воды.

     Особо следует остановиться на захоронении  в морях и океанах радиоактивных  отходов. Захоронение радиоактивных  отходов (РАО) в море рассматривается  как изоляция этих опасных веществ  от среды обитания человека на период, достаточный для физического  распада радионуклидов. Захоронение  жидких радиоактивных отходов (ЖРО) и твердых радиоактивных отходов (ТРО) осуществлялось многими странами, имеющими атомный флот и атомную  промышленность. Первые захоронения  РАО в морях были произведены  в 1946 г США в северо-восточной  части Тихого океана на расстоянии 80 км от побережья Калифорнии. С 1947 г  сбросы стали производиться Великобританией  и др. До 1983 г практиковался сброс  ТРО в открытое море. Однако, установлено, что морская вода способна разъедать контейнеры, их опасное содержимое распространяется в воде. Последствия радиоактивного загрязнения от неправильного захоронения отходов сказались в Ирландском море, где радиоактивными изотопами были заражены планктон, рыбы, водоросли, а также пляжи.

     Загрязнение водоемов характеризуется следующими признаками: появление плавающих  веществ на поверхности воды и  отложение на дне осадка; изменение  физических свойств воды, как-то: прозрачности и цветности, появление запахов  и привкусов; изменение химического  состава воды (реакции, количества органических и минеральных примесей, появление  ядовитых веществ и др.), уменьшение растворенного в воде кислорода; изменение видов и количества бактерий и появление болезнетворных бактерий за счет поступления их со сточными водами.

     Вода  обладает чрезвычайно ценным свойством  непрерывного самовозобновления под влиянием солнечной радиации и самоочищения. Оно заключается в перемешивании загрязненной воды со всей ее массой и в дальнейшем процессе минерализации органических веществ и отмирания внесенных бактерий. Агентами самоочищения являются бактерии, грибы и водоросли. Установлено, что в ходе бактериального самоочищения через 24 ч остается не более 50% бактерий, через 96 ч – 0,5%. Процесс бактериального самоочищения сильно замедляется зимой, так что через 150 ч сохраняются еще до 20% бактерий.

     Чтобы обеспечить самоочищение загрязненных вод, необходимо их многократное разбавление  чистой водой.

     Если  же загрязнения настолько велики, что самоочищение воды не происходит, существуют специальные методы и  средства для ликвидации загрязнений, поступающих со сточными водами.

     В промышленности – это главным  образом строительство цеховых  и общезаводских сооружений по очистке  сточных вод, совершенствование  технологического процесса производства и строительство утилизационных установок для извлечения ценных веществ из сточных вод.

     На  речном транспорте наибольшее значение имеет борьба с потерями нефтепродуктов при погрузке, выгрузке и транспортировке на судах речного флота, оборудование судов емкостями для сбора загрязненных вод.

     При лесном сплаве основными методами борьбы с засорением рек является строгое  соблюдение технологии сплава леса, очистка  русел рек от затонувшей древесины, прекращение молевого сплава леса на реках, имеющих рыбохозяйственное значение.

     Темпы развития индустрии сегодня настолько  высоки, что одноразовое использование  для производственных нужд запасов  пресной воды – недопустимая роскошь.

     Поэтому ученые заняты разработкой новых  бессточных технологий, что практически  полностью решит проблему защиты водоемов от загрязнения. Однако разработка и внедрение безотходных технологий потребует определенного времени, до реального перехода всех производственных процессов на безотходную технологию еще далеко. Чтобы всемерно ускорить создание и внедрение в народнохозяйственную практику принципов и элементов  безотходной технологии будущего, необходимо решить проблему замкнутого цикла водоснабжения  промышленных предприятий. На первых этапах надо внедрить технологию водообеспечения с минимальным потреблением свежей воды и сбросом, а также ускоренными темпами строить очистные сооружения.

     При строительстве новых предприятий  на отстойники, аэраторы, фильтры уходит иногда четверть и более капиталовложений. Сооружать их, конечно, необходимо, но радикальный выход в коренном изменении системы водопользования. Надо перестать рассматривать реки и водоемы как мусоросборники и перевести промышленность на замкнутую  технологию.

     При замкнутой технологии предприятие  использованную и очищенную затем  воду возвращает в оборот, а из внешних  источников только пополняет потери.

     Во  многих отраслях промышленности до недавних пор сточные воды не дифференцировались, объединялись в общий поток, локальные  сооружения очистки с утилизацией  отходов не строились. В настоящее  время в ряде отраслей промышленности уже разработаны и частично реализованы  замкнутые водооборотные схемы  с локальной очисткой, что значительно  снизит удельные нормы водопотребления.⁸