От антропогенного загрязнения более защищены воды


Лекция 4

Антропогенное воздействие на гидросферу.

Основные источники загрязнения гидросферы, экологические последствия. Загрязнение, истощение подземных и поверхностных вод. Экологические последствия.

Под загрязнением водоемов понимают снижение их биосферных функций и экологического значения в результате поступления в них вредных веществ.

Загрязнение вод проявляется в изменении физических и органолептических свойств (нарушение прозрачности, окраски, запахом, вкуса), увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжелых металлов, сокращении растворенного в воде кислорода воздуха, появлении радиоактивных элементов, болезнетворных» бактерий и других загрязнителей.

Установлено, что более 400 видов веществ могут вызвать загрязнение вод. В случае превышения допустимой нормы хотя бы по одному из трех показателей вредности: санитарно-токсикологическому, общесанитарному или органолептическому, вода считается загрязненной.


Различают химические, биологические и физические загрязнители. Среди химических загрязнителей к наиболее распространенным относятся нефть и нефтепродукты, СПАВ (синтетические поверхностно активные вещества), пестициды, тяжелые металлы, диоксины. Очень опасно загрязняют воду биологические загрязнители, например, РІРёСЂСѓСЃС‹ и другие болезнетворные микроорганизмы, и физические — радиоактивные вещества, тепло и др.

Химическое загрязнение — наиболее распространенное, стойкое и далеко распространяющееся. Оно может быть органическим (фенолы, нафтеновые кислоты, пестициды и др.) и неорганическим (соли, кислоты, щелочи), токсичным (мышьяк, соединения ртути, свинца, кадмия и др.) и нетоксичным. При осаждении на дно водоемов или при фильтрации в пласте вредные химические вещества сорбируются частицами пород, окисляются и восстанавливаются, выпадают в осадок и т. д., однако, как правило, полного самоочищения загрязненных вод не происходит. Очаг химического загрязнения подземных вод в сильно проницаемых грунтах может распространяться до 10 км и более.

Бактериальное загрязнение выражается в появлении в воде патогенных бактерий, вирусов (до 700 видов), простейших, грибов и др. Этот вид загрязнений носит временный характер.

Весьма опасно содержание в воде, даже при очень малых концентрациях, радиоактивных веществ, вызывающих радиоактивное загрязнение. Наиболее вредны «долгоживущие» радиоактивные элементы, обладающие повышенной способностью к передвижению в воде (стронций-90, уран, радий-226, цезий и др.).


диоактивные элементы попадают в поверхностные водоемы при сбрасывании в них радиоактивных отходов, захоронении отходов на дне и др. В подземные воды уран, стронций и другие элементы попадают как в результате выпадения их на поверхность земли в виде радиоактивных продуктов и отходов и последующего просачивания в глубь земли вместе с атмосферными водами, так и в результате взаимодействия подземных вод с радиоактивными горными породами.

Механическое загрязнение характеризуется попаданием в воду различных механических примесей (песок, шлам, ил и др.). Механические примеси могут значительно ухудшать органолептические показатели вод.

Применительно к поверхностным водам выделяют еще их загрязнение мусором, остатками лесосплава, промышленными и бытовыми отходами, которые ухудшают качество вод, отрицательно влияют на условия обитания рыб, состояние экосистем.

Тепловое загрязнение связано с повышением температуры вод в результате их смешивания с более нагретыми поверхностными или технологическими водами. При повышении температуры происходит изменение газового и химического состава в водах, что ведет к размножению анаэробных бактерий, росту гидробионтов и выделению ядовитых газов — сероводорода, метана. Одновременно происходит загрязнение гидросферы «цветение» воды, а также ускоренное развитие микрофлоры и микрофауны, что способствует развитию других видов загрязнения.


По существующим санитарным нормам температура водоема не должна повышаться более чем на 3°С летом и 5°С зимой, а тепловая нагрузка на водоем не должна превышать 12—17 кДж/м3.

Наибольший вред водоемам и водотокам причиняет выпуск в них неочищенных сточных вод — промышленных, коммунально-бытовых, коллекторно-дренажных и др. Такие опасные загрязняющие вещества, как пестициды, аммонийный и нитратный азот, фосфор, калий и др., смываются с сельскохозяйственных территорий, включая площади, занимаемые животноводческими комплексами. По большей части они попадают в водоемы и в водотоки без какой-либо очистки, а поэтому имеют высокую концентрацию органического вещества, биогенных элементов и других загрязнителей. Значительную опасность представляют газодымовые соединения (аэрозоли, пыль и т. д.), оседающие из атмосферы на поверхность водосборных бассейнов и непосредственно на водные поверхности.

Загрязняющие вещества могут проникать к подземным водам различными путями: при просачивании промышленных и хозяйственно-бытовых стоков из хранилищ, прудов-накопителей, отстойником и др., по затрубному пространству неисправных скважин, через поглощающие скважины, карстовые воронки и т. д.

К естественным источникам загрязнения относят сильно минерализованные (соленые и рассолы) подземные воды или морские воды, которые могут внедряться в пресные незагрязненные воды при эксплуатации водозаборных сооружений и откачке воды из скважин.


Под влиянием загрязняющих веществ в пресноводных экосистемах отмечается падение их устойчивости, вследствие нарушения пищевой пирамиды и ломки сигнальных связей в биоценозе, микробиологического загрязнения, эвтрофирования и других крайне неблагоприятных процессов. Они снижают темпы роста гидробионтов, их плодовитость, а в ряде случаев приводят к их гибели.

Антропогенное эвтрофирование весьма отрицательно влияет на пресноводные экосистемы, приводя к перестройке структуры трофических связей гидробионтов и резкому возрастанию биомассы фитопланктона. Благодаря массовому размножению синезеленых водорослей, вызывающих «цветение» воды, ухудшается ее качество и условия жизни гидробионтов (к тому же выделяющих опасные для человека токсины). Возрастание массы фитопланктона сопровождается уменьшением разнообразия видов, что приводит к невосполнимой утрате генофонда, уменьшению способности экосистем к гомеостазу и саморегуляции.

Экологические последствия загрязнения морских экосистем выражаются в следующих процессах и явлениях:

— нарушении устойчивости экосистем;

— прогрессирующей эвтрофикации;

— появлении «красных приливов»;

— накоплении химических токсикантов в биоте;

— снижении биологической продуктивности;

— возникновении мутагенеза и канцерогенеза в морской среде;

— микробиологическом загрязнении прибрежных районов моря.

Истощение вод следует понимать как недопустимое сокращение их запасов в пределах определенной территории (для подземных вод) или уменьшение минимально допустимого стока (для поверхностных вод). И то и другое приводит к неблагоприятным экологическим последствиям, нарушает сложившиеся экологические связи в системе человек — биосфера.


Важнейшая и наиболее сложная проблема — защита поверхностных вод от загрязнения. С этой целью предусматриваются следующие экозащитные мероприятия:

— развитие безотходных и безводных технологий; внедрение систем оборотного водоснабжения;

— очистка сточных РІРѕРґ (промышленных, коммунально-бытовых и др.);

— закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты;

— очистка и обеззараживание поверхностных вод, используемых для водоснабжения и других целей.

Источник: pandia.ru

Многочисленные и разнообразные источники загрязнения вод суши можно подразделить на природные и антропогенные.

Среди природных источников крупными масштабами и поистине глобальным охватом выделяется вулканическая и флюидная активность Земли, при которой в качестве главных загрязнителей выступают газы, твердые взвешенные и растворенные в воде соединения серы, хлора, азота, фосфора, тяжелых металлов и радиоактивных элементов.


Загрязнение вод происходит также при процессах их физико-химического взаимодействия с горными породами, при выпадении атмосферных осадков, при биологической активности, связанной с жизнедеятельностью водорослей, бактерий и других микроорганизмов.

Однако гораздо большую отрицательную роль играет антропогенное загрязнение вод суши. Общая его характерная черта заключается в формировании высоких концентраций многих токсичных веществ на отдельных участках среды обитания людей. Изменения химического состава вод во многих из таких районов стали уже настолько значительными, что они приобрели резко аномальные геохимические свойства.

В качестве главных источников загрязнения вод выступают фактически все области хозяйственной деятельности людей – промышленность, транспорт, сельское хозяйство, коммунальное хозяйство, непроизводственная сфера. Но их участие в таком загрязнении все же не одинаково. В загрязнении поверхностных и подземных вод суши наиболее велика доля промышленности, в особенности предприятий энергетики, черной и цветной металлургии, нефтепереработки и нефтехимии, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности. Один из крупных источников загрязнения вод – сельское хозяйство. Оно «сбрасывает» в них не только частички почвы и органических веществ, но и, главное, химические удобрения и ядохимикаты, а также отходы животноводческих ферм. Водный транспорт тоже представляет собой немалую угрозу для чистоты вод, особенно в случаях прямого сброса в них разного рода отходов и попадания нефтепродуктов. Наконец, к крупным загрязнителям следует отнести и коммунальное хозяйство городов. С ним связаны загрязнение и засорение водных источников разнообразными органическими и минеральными веществами, многие из которых особенно опасны для здоровья человека.


В зависимости от того, какие вещества попадают в гидросферу, принято различать три главных вида ее загрязнения – физическое, химическое и биологическое.

Физическое загрязнение гидросферы суши вызывается прежде всего твердыми отходами – обыкновенным городским мусором, потерями леса при молевом сплаве. Оно происходит также при добыче некоторых полезных ископаемых (золота и др.) непосредственно в руслах рек. Такое загрязнение обычно не создает непосредственной опасности для живых организмов, но может затруднять работу водного транспорта, рыболовства, наносить ущерб рекреации. К физическому загрязнению обычно относят и так называемое тепловое загрязнение, образующееся в результате сброса в водоемы и водотоки подогретых вод, уже использованных для охлаждения на ТЭС и АЭС. Химическое загрязнение гидросферы суши возникает в результате попадания в нее различных химических веществ и соединений. Это могут быть разнообразные вещества неорганического происхождения: кислоты, щелочи, сульфаты, а также тяжелые металлы и неорганические вещества, используемые в сельском хозяйстве (азот, фосфор, аммиак и др.).


о могут быть и продукты органической химии: спирты, фенолы, углерод, моющие средства – детергенты (или синтетические поверхностно-активные вещества – СПАВ), пестициды и гербициды. Это также могут быть нефтяные углеводороды и радиоактивные вещества (радионуклиды). Что касается биологического загрязнения, то его создают прежде всего микроорганизмы, многие из которых имеют характер болезнетворных. В водную среду они попадают вместе со стоками химической, целлюлозно-бумажной, пищевой промышленности, коммунального хозяйства городов, а в сельской местности – со стоками крупных животноводческих комплексов. Такие стоки могут служить источником самых различных заболеваний.



Статистика свидетельствует о том, что загрязнение водотоков и водоемов земной суши связано в первую очередь со сточными водами промышленно-городских агломераций и сельскохозяйственных территорий, которые загрязняют не только поверхностные воды, но и подземную гидросферу. Неочищенные сточные воды приводят к загрязнению водных объектов и разрушению естественных водных экосистем. Они приводят также к эвтрофикации (от греч. eutrophia – хорошее питание) вод, т. е. к повышению биологической продуктивности водных объектов в результате поступления в них биогенных элементов. Эвтрофикация связана также с сооружением водохранилищ, для которых характерны замедленные течения и водообмен.


Общий глобальный объем сточных вод все время растет. Уже к началу 1990-х гг. он превысил 2300 км4. Распределение его в этот период по крупным регионам мира показано на рисунке 30, анализ которого показывает, что, как и можно было ожидать, коммунальные стоки были особенно велики в Северной Америке, зарубежной Европе и зарубежной Азии, промышленные – в Северной Америке, зарубежной Европе, зарубежной Азии и СССР, а сельскохозяйственные – в зарубежной Азии, Северной Америке и СССР. В этих же регионах загрязнение сточными водами особенно сильно сказалось на функционировании экосистем, снизив их биопродуктивность, приведя к гибели многих видов флоры и фауны и угрожая здоровью людей.

В литературе приводится немало примеров того, как в отдельных частях этих регионов чрезмерно большие стоки уже стали превышать естественные возможности самоочищения водотоков и водоемов, а также примеров того, как в результате поступления загрязненных стоков в своего рода сточные канавы превратились реки Рейн, Сена, Темза, Северн, Тибр в Европе, Миссисипи, Огайо, Потомак в Северной Америке, да и многие реки стран СНГ.

Из всего сказанного вытекает насущная потребность в охране водных объектов от загрязнения, что позволило бы сохранить их в качестве важных элементов земной гидросферы и биосферы. Еще в 1977 г. под эгидой ООН была проведена Первая Всемирная конференция по водным ресурсам. И в дальнейшем эти вопросы еще не раз обсуждали на международном уровне. Особенно много внимания на таких обсуждениях обычно уделялось путям и способам очистки сточных вод.


Для очистки загрязненных стоков используют три главных метода – механический, биологический и физико-химический. Механическая очистка стоков служит для удаления из них твердых и взвешенных частиц. Биологическая очистка основана на использовании микроорганизмов, которые, разлагаясь, перерабатывают сложные органические соединения в растворенные безвредные вещества. После такой очистки при помощи аэробных процессов вода становится прозрачной, насыщенной кислородом. Однако ни механическая, ни биологическая очистки не обезвреживают некоторые виды промышленных стоков (содержащие соли тяжелых металлов и др.), поэтому в последнее время расширилось применение физико-химических методов очистки (дистилляция, вымораживание, обратный осмос и др.).

Оценивая разные методы очистки сточных вод, нужно иметь в виду, что даже самые современные из них не удаляют некоторых особо стойких загрязнителей, поэтому для нормального вторичного использования очищенных вод необходимо дополнительно разбавлять их чистыми русловыми водами. При этом на единицу объема сточных вод обычно требуется 10—12-кратное разбавление чистыми водами (а иногда и 100-кратное!). В научной литературе оно получило наименование качественного истощения водных ресурсов. Именно оно представляет собой главную опасность: выходит, что для разбавления 2300 км3 сточных вод, которые сбрасывались еще в начале 1990-х гг., даже по минимуму потребовалось бы 23 тыс. км3 чистой воды, а это половина всего годового речного стока! На самом же деле устойчивый, доступный для использования сток и того меньше.

От антропогенного загрязнения более защищены воды

Рис. 30. Годовой объем сброса сточных вод (по «Экологическому энциклопедическому словарю»)

Вот почему основные перспективы охраны водных ресурсов суши ныне связывают уже не столько с ликвидацией последствий их загрязнения при помощи очистки (к тому же очистные сооружения очень дороги), сколько с мерами по предупреждению такого загрязнения. Для этого начинают использовать принципиально новые методы, прежде всего оборотно-повторные системы водоснабжения, которые по сравнению с прямоточным водоснабжением дают большую экологическую выгоду. Еще более радикальная мера – перевод технологических процессов на малоотходный режим с резким сокращением потребления воды и сброса загрязненных стоков в водоемы. И наконец, оптимальная мера – переход к вообще безводной (сухой) и, следовательно, бессточной технологии.

В Советском Союзе ежегодный объем сточных вод составлял 160 км3. В России, где, как и в СССР, основными загрязнителями вод служат жилищно-коммунальное хозяйство и промышленность, в связи с сокращением территории страны и длительным спадом промышленного производства этот объем уменьшился сначала до 70–80 км3, а в начале XXI в. – до 50–55 км3. Но лишь 2/3 стоков подвергается необходимой очистке. Поэтому на многих реках предельно допустимая концентрация (ПДК) загрязнений превышена в 10, а иногда и в 100 раз. Наиболее загрязнен бассейн Волги, принимающий 2/5 общероссийского объема сточных вод. В последнее время в соответствии с Водным кодексом РФ в стране пересмотрены лимиты забора пресной воды из водных объектов и сброса сточных вод в поверхностные водные объекты на территории всех субъектов Российской Федерации.

Источник: studopedia.su

Вода — одна из наиболее важных жизнеобеспечивающих природных сред, образовавшихся в результате эволюции Земли. Она является со­ставной частью биосферы и обладает целым рядом аномальных свойств, влияющих на протекающие в экосистемах физико-химические и биоло­гические процессы.

К таким свойствам относятся очень высокие и максимальные среда жидкостей теплоемкость, теплота плавления и теплота испарения, по­верхностное натяжение, растворяющая способность и диэлектрическая проницаемость, прозрачность. Кроме того, для вода характерны повы­шенная миграционная способность, имеющая важное значение для ее взаимодействия с сопредельными природными средами.

Вышеуказанные свойства воды определяют потенциальную возмож­ность накопления в ней очень высоких количеств самых разнообразных загрязняющих веществ, в том числе патогенных микроорганизмов.

В связи с непрерывно возрастающим загрязнением поверхностных вод подземные воды становятся практически единственным источником хозяйственно-питьевого водоснабжения населения. Поэтому их охрана от загрязнения и истощения, рациональное использование имеют стра­тегическое значение

Положение усугубляется тем, что пригодные для питья подземные во­ды залегают в самой верхней, наиболее подверженной загрязнению час­ти артезианских бассейнов и других гидрогеологических структур, а ре­ки и озера составляют всего 0,019 % общего объёма воды. Вода же хо­рошего качества требуется не только для питьевых и культурно-бытовых нужд, но и для многих отраслей промышленности.

Опасность загрязнения подземных вод заключается в том, что под­земная гидросфера (особенно артезианские бассейны) является конечным резервуаром накопления загрязнителей как поверхностного, так и глу­бинного происхождения. Долговременный, во многих случаях необра­тимый характер имеет загрязнение бессточных водоемов суши.

Особую опасность представляет загрязнения питьевой воды микро­организмами, которые относятся к патогенным и могут вызвать вспыш­ки разнообразных эпидемических заболеваний среди населения и жи­вотных.

Практика показала, что основной причиной большинства эпидемий являлось употребление зараженной вирусами, микробами воды для питьевых и других нужд. Воздействие на человека воды с высокими концентрациями тяжелых металлов и радионуклидов показано в разде­лах, посвященным этим загрязнителям окружающей среды.

Наиболее важными антропогенными процессами загрязнения воды являются стоки с промьшленно-урбанизированных и сельскохозяйственных территорий, выпадение с атмосферными осадками продуктов антропогенной деятельности. Эта процессы загрязняют не только по­верхностные воды (бессточные водоемы и внутренние моря, водотоки), но и подземную гидросферу (артезианские бассейны, гидрогеологические массивы), Мировой океан (в особенности акватории и шельфы). На кон­тинентах наибольшему воздействию подвергаются верхние водоносные горизонты (грунтовые и напорные), которые используются для хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Аварии нефтеналивных танкеров, нефтепроводов могут быть суще­ственным фактором резкого ухудшения экологической обстановки на морских побережьях и акваториях, во внутриконтинентальных водных системах. Отмечается тенденция увеличения этих аварий в последнее де­сятилетие.

Набор веществ, загрязняющих воду, очень широкий, а формы их на­хождения разнообразны. Главные загрязнители, связанные с природными и антропогенными процессами загрязнения водной среды, во многом сходны. Отличие заключается в том, что в результате антропогенной деятельности в воду могут поступать значительные количества таких чрезвычайно опасных веществ, как пестициды, искусственные радионук­лида. Кроме того, искусственное происхождение имеют многие патоген­ные и болезнетворные вирусы, грибки, бактерии.

На территории Российской Федерации проблема загрязнения по­верхностных и подземных вод соединениями азота становится все более актуальной. Эколого-геохимическое картирование центральных облас­тей Европейской России показало, что поверхностные и грунтовые воды этой территории во многих случаях характеризуются высокими концен­трациями нитратов и нитритов. Режимные же наблюдения свидетельст­вуют об увеличении этих концентраций во времени.

Сходная ситуация складывается с загрязнением подземных вод орга­ническими веществами. Это связано с тем, что подземная гидросфера не способна к окислению большой массы поступающей в нее органики. Следствием этого является то, что загрязнение гидрогеохимических сис­тем постепенно становится необратимым.

Однако нарастающее количество не окисленных органических ве­ществ в воде сдвигает процесс денитрификации вправо (в сторону обра­зования азота), что способствует уменьшению концентраций нитратов и нитритов.

На сельскохозяйственных территориях с высокой агронагрузкой вы­явлено заметное увеличение в поверхностных водах соединений фосфо­ра, что является благоприятным фактором для эвтрофикации бессточ­ных водоемов. Отмечается также возрастание в поверхностных и грун­товых водах устойчивых пестицидов.

Оценка состояния водной среды по нормативному подходу осуществ­ляется путем сравнения присутствующих в ней загрязняющих веществ с их ПДК и другими нормативными показателями, принятыми для объек­тов хозяйственно-питьевого, культурно-бытового водопользования.

Такие показатели начинают разрабатываться не только для выявле­ния избыточного количества загрязняющих веществ, но и для установ­ления дефицита в питьевой воде жизненно важных (эссенциальных) хи­мических элементов. В частности, такой показатель в отношении селена имеется для стран ЕЭС.

Всеобщие усилия должны быть направлены главным образом на ми­нимизацию негативных последствий.

Особенно сложно оценить и прогнозировать состояние водного объ­екта, когда на него влияют и природные, и антропогенные процессы.

Как показали исследования в Московском артезианском бассейне, такие случаи не являются редкостью[3].

Источник: studopedia.ru


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.