Загрязнение гидросферы

Требования к водным ресурсам и источники загрязнения вод

Вода, в отличие от других природных ресурсов – угля, нефти, газа, руды – в процессе влагооборота в том или ином количестве возобновляется. Это обстоятельство долго служило основанием для мнения о неисчерпаемости водных ресурсов и чрезвычайно большой самоочищающей способности рек и водоемов. В последнее время положение изменилось, – наряду с количественным истощением произошло ухудшение качества воды; во многих местах вода непригодна для использования.

Антропогенное давление на водные объекты непрерывно усиливается. С возрастанием загрязненности водных объектов ослабевает биологический механизм самоочищения, развиваются низшие формы жизни, следовательно, возрастает угроза жизни человека.

По характеру требований к водным ресурсам различают: общее водопользование, специальное водопользование, водопотребителей, водопользователей.

Общее водопользование – удовлетворение потребностей в воде без применения сооружений и технических средств ее набора, например, лов рыбы, рекреация.

Специальное водопользование – применение сооружений и технических средств забора и сброса – насосные станции, гидроузлы, скважины.

Водопользователь – не забирает воду из природного источника (река, водоем), а использует в различных целях, не изменяя количества. Это гидроэнергетика, судоходство, лесосплав, рыбное хозяйство, рекреация.

Водопотребитель – забирает воду из источника и возвращает ее в водоем или реку в меньшем количестве и другого качества. Это водоснабжение, орошение, гидрозолоудаление. Важнейшие потребители: теплоэнергетика (особенно АЭС), сельское хозяйство, промышленность.

Четкой границы между водопользователем и водопотребителем нет: водопотребитель в определенных условиях становится водопользователем и наоборот.

Все виды хозяйственной деятельности можно разделить на две группы:

деятельность, осуществляемая непосредственно на водоемах, - создание прудов и водохранилищ, возведение дамб, переброска стока и т.д. Оказывает влияние на количественные характеристики.

деятельность в пределах водосбора – вырубка и посадка лесов, осушение болот, распашка земель, применение органических и минеральных удобрений, ливневый сток с промышленных площадок, территорий городов, населенных пунктов и т. д. Оказывает влияние на качественные характеристики.

В результате хозяйственной деятельности водные объекты истощаются, засоряются и загрязняются.

Истощение – уменьшение минимально допустимого стока, которое выражается в уменьшении водности реки или понижении уровня озера и т.п. Причины – безвозвратное водопотребление, мелиорация, строительство крупных подземных водозаборов и т.д.

Засорение – накопление в водных объектах посторонних предметов, которое происходит при сбросе в водоемы нерастворимых примесей и отходов (строительный мусор, древесина и др.).

Загрязнение – накопление в воде веществ в растворенном, эмульгированном или коллоидном состоянии в концентрациях, превышающих предельно допустимые, для одного из видов водопользования. В результате сброса хозяйственно-бытовых, производственных, ливневых сточных вод; смыва минеральных удобрений и ядохимикатов с сельхозугодий и т.д. В результате загрязнения качество воды ухудшается.

Источники загрязнения водных объектов различают:

по происхождению: антропогенные (промышленные, коммунальные, сельскохозяйственные, транспортные и др.); природные (атмосферные, гидросферные, литосферные);

по локализации: точечные (выпуски сточных вод); линейные (загрязнения от водного транспорта, фон рекреации); площадочные (плоскостной смыв с сельхозугодий, атмосферные осадки);

по продолжительности воздействия: постоянные, периодические, эпизодические;

по виду носителя загрязняющих компонентов: воды сточные, дренажные, инфильтрационные; подземные, поверхностный сток, аэрозоли, атмосферные осадки;

по виду загрязнения: химические (неорганические, органические), физические (тепловые, радиационные), биологические (микробные, гельминтологические, гидрофлорные)

по временному признаку: установившиеся сбросы загрязняющих веществ (от городов, предприятий), залповые (при авариях – прорывы нефтепроводов, разрывы канализационных труб, сбои в работе очистных сооружений).

Антропогенными источниками загрязнения природных вод являются: хозяйственно-бытовые сточные воды; производственные загрязненные и производственные условно чистые воды; ливневый сток с территорий населенных пунктов и промышленных предприятий, удобрения, ядохимикаты, частицы почвы, смываемые с сельхозугодий, коллекторно-дренажные воды мелиоративных систем, сточные воды животноводческих комплексов, ферм, птицефабрик; судоходство и сплав леса; отвалы руды, шлака, золы; подогретые воды ГРЭС; свалки мусора, кладбища, скотомогильники; торфоразработки; подводные карьеры строительных материалов; могильники радиоактивных отходов; атмосферные осадки, загрязненные химическими веществами.

Источники загрязнения имеют определенный состав вредных веществ, характеризующийся большим разнообразием.

Хозяйственно-бытовые сточные воды содержат отходы жизнедеятельности людей и домашних животных – фекалии, остатки пищи, мелкий мусор, растворенные соли и пр. главная особенность этих вод – большая бактериологическая загрязненность. Талые снеговые и дождевые загрязненные воды, смываемые с территорий населенных пунктов и дорог, содержат продукты разрушения дорожных покрытий, выпавшие из атмосферы аэрозоли, нефтепродукты, частицы грунта, соли натрия, кальция и пр.

Производственные сточные воды. Каждому виду производства присущи свои загрязняющие вещества. Наиболее сильными загрязнителями водной среды являются предприятия целлюлозно-бумажной промышленности, нефтеперерабатывающие заводы, химические предприятия.

Наиболее перспективный путь уменьшения потребления свежей воды – это создание оборотных и замкнутых систем водоснабжения. Это позволяет в 10 - 50 раз уменьшить потребление природной воды.

Основными путями решения проблемы обеспечения чистой водой являются: очистка сточной воды от загрязнений; очистка пресной воды, поступающей к потребителю; обеспечение режима и регулирование качества воды в водных объектах.

Качество воды. Эта характеристика состава и свойств воды определяет пригодность ее для конкретных видов использования. Выделяют следующие показатели воды, регламентированные соответствующими документами: органолептические, гидрохимические, микробиологические, содержание химических токсинов (пестициды, нефтепродукты, СПАВ).

Определение органолептических показателей обязательно при любом исследовании воды. К ним относятся: цветность, запах, вкус и привкус, мутность и пенистость.

Гидрохимические показатели могут быть определены полевыми или лабораторными методами. Сюда относятся рН, растворенный кислород, общая жесткость, Са²⁺ , Мg²⁺ , общее железо и др. Интегральная оценка качества воды проводится по гидрохимическим показателям при их достаточном количестве.

При наличии результатов о нескольких оцениваемых показателях можно рассчитать сумму приведенных концентраций параметров к ПДК (принцип суммации воздействий). При этом критерием качества воды является значение

∑ = С_фi / ПДК_i ≤ 1, где

С_фi – фактическая концентрация i-го вещества в воде водоема.

При наличии результатов по достаточному количеству показателей можно оценить индекс загрязненности воды (ИЗВ), который рассчитывается как сумма приведенных к ПДК фактических значений показателей качества для 6 основных загрязнителей воды.

ИЗВ = ∑ [С_i / ПДК_i] / 6, где

С_i - среднее значение определяемого показателя за период наблюдений (при гидрохимическом мониторинге это среднее значение за год);

ПДК_i – предельно-допустимая концентрация загрязняющего вещества;

6 – строго ограниченное (лимитируемое) число показателей, использующихся для расчета.

В качестве интегральной характеристики загрязненности поверхностных вод используются классы качества воды, которые установлены в зависимости от значения ИЗВ. Согласно этой характеристики предусмотрено 7 классов качества воды.

При расчете ИЗВ в число 6 показателей обязательно входят: концентрация растворенного кислорода (РК), БПК₅ , а также еще 4 показателя, являющиеся для данной воды наиболее неблагополучными, т.е. имеющие наибольшие относительные концентрации.

Определение микробиологических показателей. Косвенными признаками микробиологического загрязнения являются следы разложения органических остатков, трупов животных, нечистот, впадение в водоем сточных канав и др.

Фекальные загрязнения содержат множество бактерий, яйца гельминтов, микроорганизмы. Индикаторным видом микроорганизмов, указывающим на фекальные загрязнения, принято считать бактерии группы кишечной палочки (БГКП). Сами БГКП нетоксичны для теплокровных. Микробиологический показатель качества воды предусматривает определенное число БГПК в единице объема воды (не более 3 в 1 л) – так называемый коли-индекс.