Загрязнение природных вод

Многие регионы на Земле уже сейчас испытывают дефицит питьевой воды. Эта проблема многократно усиливается из-за растущего загрязнения природных вод. Для ее решения нужно выявить основные источники загрязнения водоемов и предложить эффективные системы их очистки.

Основные причины загрязнения

Загрязнение поверхностных вод может иметь как природный, так и антропогенный характер. Вода является одним из лучших растворителей. Многие вещества растворяются в ней и загрязняют воду. Свой вклад вносит также попадание нерастворимых мелкодисперсных примесей.

Естественные источники

Природными источниками являются:

• землетрясения;
• сильные ветра, поднимающие пыль, песок и мусор с прибрежных территорий;
• дожди (содержат пыль, растворимые загрязнители, микропластик и др.);
• ветровая эрозия почвы  и попадание прибрежного грунта в водоемы;
• гниение растительных и животных остатков.

Естественные загрязнители не наносят значительного ущерба качеству природных вод. Остатки растений и животных служат пищей для водных микроорганизмов. Пыль и частицы почвы оседают на дно водоемов. Таким образом, вода самоочищается.

Антропогенные источники

В случае загрязнения гидросферы отходами производственной деятельности человека самоочищения воды не происходит. В процессе производства человек вносит вещества, не характерные для живой природы. К ним относятся соединения шестивалентного хрома, ртути, свинца, кадмия и других токсичных металлов, нефтепродукты, пестициды. Например, 1 капля нефти делает непригодной для питья более 25 литров воды.

К антропогенным источникам относятся:

• Недостаточно очищенные сбросы от производственной деятельности заводов и фабрик.
• Смывы с сельскохозяйственных полей, содержащие остатки минеральных удобрений и средств защиты растений.
• Транспортирование сырья и продукции (утечки нефти, пыль и остатки химикатов при очистке транспортных средств, пыление при погрузочно-разгрузочных работах).
• Атмосферные осадки в промышленных районах, содержащие тяжелые металлы, летучие органические соединения, кислоты, пыль, сажу и др.
• Неутилизированные отходы, которые сбрасываются в реки, моря и океаны.
• Производственные аварии.
  

  ---

  К антропогенному воздействию относится также нарушение температурного баланса природных вод. Атомные и тепловые электростанции, а также многие промышленные производства сбрасывают в водоемы стоки с повышенной температурой

  .Повышенная температура воды не вносит дополнительных загрязнителей, но также негативно влияет на водных обитателей. Возникают проблемы у рыб, привыкших к более низкой температуре. Изменяется состав водной микрофлоры. Происходит интенсивный рост водорослей. Это опасно для рыб и гидробионтов из-за снижения содержания в воде растворенного кислорода.

  Виды загрязнений

  Выделяют несколько видов опасного загрязнения гидросферы:

  1.Тяжелыми металлами

  Загрязнение вод тяжелыми металлами главная проблема современной промышленности. Особенно опасны высокотоксичные металлы 1 класса опасности. К ним относятся соединения ртути, свинца, шестивалентного хрома, кадмия и др.

  Основными источниками их поступления в природные воды служат недостаточно очищенные стоки металлургических, машиностроительных, гальванических производств, предприятий радиоэлектроники и ряда других предприятий.

  При высокой концентрации тяжелые металлы могут привести к гибели человека и водных обитателей. В низких концентрациях они накапливаются в живых организмах и приводят к возникновению различных хронических заболеваний.

  2. Неорганическими и органическими веществами

  К этому типу загрязнений относятся неорганические кислоты и щелочи, соли и многочисленные виды органических соединений. Они характерны для предприятий химической, нефтехимической, фармацевтической промышленности, цветной металлургии и др.

  Такие вещества приводят к массовой гибели водной флоры и фауны, вызывают заболевания людей.

  3. Отходами сельского хозяйства

  Сельскохозяйственные загрязнители можно разделить на 3 группы:

• смывы навоза и помета от разведения сельскохозяйственных животных и птиц;
• стоки минеральных удобрений с полей;
• смывы пестицидов и других средств защиты растений.

Помет и навоз увеличивают микробиологическое загрязнение воды. Минеральные удобрения (в первую очередь нитраты и фосфаты) вызывают бурный рост водорослей, что приводит к снижению содержания растворенного в воде кислорода и гибели водных обитателей.

Наиболее опасны химические средства защиты растений, оказывающие общетоксическое действие. Многие пестициды, особенно хлор- и фосфорорганические, близки по составу к боевым отравляющим веществам. Они представляют опасность для всего живого.

4. Бытовой канализацией

Существующая аэробная биологическая очистка сточных вод позволяет достаточно эффективно очистить их от органических загрязнителей. Однако широкое применение бытовой химии приводит к специфическим загрязнителям, таким как фосфаты, содержащиеся в моющих средствах.

Их не удается полностью удалить при очистке воды. Фосфаты вызывают бурный рост водорослей, нарушая экологию водных ресурсов. Поэтому в большинстве европейских стран их использование в моющих средствах запрещено.

Другой проблемой является попадание в воду мельчайших частиц полимеров (составляющих доли микрона) при стирке изделий из синтетических тканей. Столь мелкие частицы не могут быть задержаны существующими фильтрами. Их также не удается обезвредить при биологической очистке.

Главной проблемой служит попадание недостаточно очищенных промышленных стоков, содержащих тяжелые металлы, в бытовую канализацию. Это является причиной опасного загрязнения бытовых сточных вод.

В результате осадки от биологической очистке вместо полезного использования в качестве органических удобрений приходится утилизировать как токсичные отходы.

 

5. Утечками отходов в результате аварий

Во всех нефтедобывающих странах происходят утечки нефти при ее добыче и транспортировке. Наша страна не является исключением. По данным Минэнерго в нашей стране происходит более 15 тысяч аварий с разливом нефти. Попавшая в природную среду нефть оказывает комплекс видов негативного воздействия на водоемы:

• ухудшаются физико-химические показатели воды (замутнение, изменение цвета, вкуса, запаха);
• происходит растворение в воде содержащихся в нефти токсичных нафтеновых кислот;
• образование поверхностной нефтяной пленки и осадков на дне вызывают снижение содержания кислорода в воде, гибель водной микрофлоры и рыбной молоди, рыба приобретает стойкий запах нефтепродуктов;
• природа способна самоочищаться от нефтяных загрязнений. Это происходит за счет испарения легких фракций, химического окисления, биохимического разрушения микроорганизмами. Однако, эти процессы протекают с малой скоростью и только при высокой температуре воды (20-27 град.С).

В качестве крупной техногенной катастрофу можно вспомнить аварию на ТЭЦ-3 в Норильске 28 мая 2020 года. Тогда в природную среду попало более 21 тысячи тонн дизельного топлива, из них более 15 тысяч тонн попали в реки. Это вызвало катастрофическое загрязнение гидросферы.

Воздействие загрязнения гидросферы на живые организмы

От загрязнения природных вод страдают и водные обитатели. и человек. По данным Всемирной организации здравоохранения из-за некачественной воды возникает множество болезней, включая заболевания нервной системы, обмена веществ, генетические мутации и др.

.Химические загрязнители воздействуют на все жизненно важные системы живых организмов. Ряд токсичных веществ (соединения свинца, ртути, марганца, фосфора, фтора и др.) обладают способностью накапливаться в организме, вызывая хронические заболевания.

Соединения ртути, марганца, сероуглерод и др. поражают нервную систему. Хром, никель, бериллий, ядохимикаты являются канцерогенами, вызывающими рост онкологических заболеваний.

Тяжелые металлы накапливаются в организме, приводя к развитию хронических заболеваний. Они способны вызывать мутации ДНК, нарушать репродуктивную способность. Следствием является увеличение вероятности бесплодия, а также передача токсичных загрязнений потомству.

К чему приводит загрязнение воды

С каждым годом человечество для производственной деятельности потребляют все больше воды. В металлургии расходуется 20-200 тонн воды на 1 тонну продукции, в химии и нефтехимии расход воды составляет 5000-15000 тонн на 1 тонну продукции. Для выращивания зерновых требуется до 10000 тонн воды на 1 тонну продукта. Таким образом, любая производственная деятельность связана с расходом воды.

После использования вода загрязняется и становится непригодной для питья, увеличивая дефицит пресной воды.

Дефицит питьевой воды

Во всем мире более 2 млрд человек вынуждены использовать загрязненную воду для питья. Микробиологическое заражение вод вызывают такие заболевания как холера, дизентерия, брюшной тиф, полиомиелит.

Наибольшие риски для питьевой воды связаны с загрязнением тяжелыми металлами, особенно такими токсичными как мышьяк, ртуть, свинец и другие. Появляются новые виды опасных загрязнений, такие как лекарственные средства, пестициды, микропластик.

Микропластик-это мельчайшие частицы пластика от долей микрона до 5 мм, на которые распадаются полимерные материалы под действием солнечного излучения и ветров. Из-за мельчайших размеров микропластик попадает в организм человека с водой, воздухом, продуктами питания.

Все это увеличивает дефицит пресной воды в мире. По оценкам члена-корреспондента РАН Данилова-Данильяна в середине 21 века дефицит чистой пресной воды примет глобальный характер.

Возникновение болезней

Загрязнение пресных вод является глобальной мировой проблемой. Ежегодно неочищенной питьевой водой вынуждены пользоваться более 1 млрд человек. Большинство из них используют воду из открытых водоемов, находящихся около дома.

Такие водоемы часто загрязнены бытовыми и промышленными стоками, содержат множество болезнетворных микроорганизмов. Самыми опасными заболеваниями из-за употребления зараженной воды являются холера, брюшной тиф, гепатит.

Химические вещества и тяжелые металлы, содержащиеся в природных водах, накапливаются в организме человека. Они вызывают хронические заболевания, такие как аллергии, бронхиальная астма, болезни нервной системы, онкологические заболевания.

Гибель водных обитателей

В настоящее время для гидросферы Земли наибольшую опасность представляет загрязнение морей и океанов отходами пластмасс. Их накоплено более 150 млн тонн и ежегодно это количество увеличивается на 8-10 млн тонн.

Под действием солнечного излучения и энергии волн пластиковые отходы распадаются на мельчайшие частицы с размером от долей микрона до нескольких миллиметров, сохраняющие все свойства исходных пластмасс. Гидробиолог Ричард Томпсон, изучавший загрязнение океана отходами полимеров, назвал такие частицы с размерами менее 5 мм микропластиком.

Микропластик значительно опаснее исходных полимеров. Морские обитатели проглатывают микропластик, принимая его за корм и погибают. Ежегодно из-за этого гибнут тысячи птиц, рыб и морских животных. При вскрытии их желудки на 80-90% оказываются заполнены микропластиком.

Тысячи морских обитателей гибнут также при авариях нефтеналивных танкеров. Например, авария танкера Prestige у берегов Испании в 2002 году. В результате в море вылилось более 64 тонн мазута. Погибло около 20 тысяч птиц и морских животных.

Еще более страшной катастрофой явился взрыв нефтяной платформы компании BP в Мексиканском заливе. В море вылилось более 5 млн баррелей нефти и 5% площади Мексиканского залива было покрыто нефтяной пленкой. Погибли сотни тысяч морских обитателей.

Пути решения проблем

Загрязнение гидросферы носит глобальный характер. Для решения этой проблемы требуется объединение усилий всех стран.

Прекращение размещения отходов в морях и океанах

С 1 января 2021 года вступили в силу поправки к Базельской конвенции о трансграничном перемещении отходов, ограничивающие свободное перемещение пластикового мусора. Это позволит прекратить вывоз пластиковых отходов в развивающиеся страны, не имеющие эффективных технологий их переработки.

Одновременно страны Юго-Восточной Азии (Китай, Индия, Малайзия, Таиланд) объявили о запрете импорта отходов пластмасс. Эти меры позволят сократить поступление пластикового мусора в моря и океаны.

3 июля 2021 года в ЕС вступил в силу закон о запрете производства одноразовых пластиковых изделий. О введении подобных мер заявил целый ряд стран, что позволит сократить количество отходов пластмасс.

Запрет на использование фосфатов в бытовой химии

Запрет на использование фосфатов или сокращение их содержания в бытовой химии до 5% позволит сократить их поступление в сточные воды. Это увеличит эффективность очистки сточных вод.

Сокращение объемов поступления микропластика

Этого можно достичь за счет сокращения применения одежды из синтетических тканей. При стирке таких изделий выделяются мельчайшие пластиковые частицы. Для их очистки необходимо применять специальные фильтры для мелкодисперсных веществ.

Эффективное сельское хозяйство

Организация безопасного хранения навоза и помета, исключающего их попадание в природные воды.

Сокращение применения пестицидов и минеральных удобрений. урожайность можно повысить за счет органических удобрений. В отличие от минеральных они прочно удерживаются в почве и перерабатываются почвенной микрофлорой.

Очистка промышленных стоков

Производственные стоки не должны попадать в бытовую канализацию. Их необходимо полностью очищать на очистных сооружениях промышленных предприятий до утвержденных требований на сброс в водные источники или в городскую канализацию.

Предприятия, не выполняющиеся установленных требований, подвергаются штрафным санкциям. В случае грубых нарушений их деятельность может быть приостановлена до исправления нарушений.

Предотвращение аварий на производствах

Производственные предприятия разрабатывают планы предотвращения аварий, проводят обучение сотрудников действиям в аварийных ситуациях. Они обязаны резервировать финансовые средства для ликвидации последствий аварий.

Об авариях, угрожающих окружающей среде, руководство предприятий обязано немедленно оповестить органы власти и организовать работы по ликвидации последствий аварий. Время локализации последствий аварий не должно превышать 4-6 часов.

Каждый человек может внести свой вклад в сохранение чистой воды

Для этого необходимы простые действия:

• отказаться от одежды из синтетических тканей;
• не использовать бытовую химию с фосфатами;
• сортировать мусор и сдавать отходы пластика в специализированные пункты сбора;
• не сливать токсичные вещества в канализацию (остатки красок, растворителей, удобрений и др.).

  

  Решение проблем очистки природных вод в России

  Россия занимает второе место в мире после Бразилии по обеспеченности пресной водой. В 21 веке вода, наряду с нефтью и газом, будет главным ресурсом для эффективного развития нашей страны. Но для этого нужна чистая вода, а у нас более 30% сбросов в поверхностные водоемы составляют недостаточно очищенные стоки.

  В результате многие реки России имеют высокий уровень загрязнений. К ним относятся Обь, Волга, Амур, Енисей, Урал и другие. Для исправления этой ситуации в рамках национального проекта «Экология» были приняты Федеральные программы «Чистая вода» и «Оздоровление Волги».

  Согласно проекта «Чистая вода» к 2024 году 91% жителей России должен получить доступ к чистой воде (в городах этот показатель составит 99%). Федеральная программа «Оздоровление Волги» позволит к 2024 году в 3 раза снизить производственные сбросы в реку, провести рекультивацию прибрежных территорий и поднять со дна реки 95 судов, наносящих ущерб водной среде.

  Предприятия, оказывающие значительное негативное воздействие на окружающую среду, обязаны внедрить эффективные очистные сооружения на основе наилучших доступных технологий. Они также обязаны оборудовать источники выбросов и сбросов автоматическими средствами измерения концентраций вредных веществ с передачей показаний контролирующим органам.

  Напишите понравилась ли вам статья. Вы можете задать свои вопросы в комментариях.