Источники загрязнения воды: классификация, схема воздействия, пути решения проблемы

В состав гидросферы входят все наземные и подземные источники воды, включая снежный покров и ледники.

Запас солёной воды приблизительно оценивается в 1,35-1,4 млрд. км³ (97%). На долю пресной воды приходится 2-3% (менее 43 млн. км³) водного бассейна, из которых доступны лишь 0,3%.

Водная оболочка Земли участвует в формировании климата, образовании рельефа, глобальном гидрологическом цикле. Теоретически, это возобновляемый ресурс, полностью восстанавливающийся в процессе влагооборота.

Однако факторы загрязнения гидросферы способствуют изменению солёности и химического состава Мирового океана, нарушают установившийся баланс.

Все это делает питьевую воду, необходимую для жизнедеятельности животных и растений, непригодной для использования.

В данной статье мы назовем основные пути загрязнения гидросферы Земли, напишем краткую классификацию источников ухудшения состояния водных объектов (природных водоемов).

Пути загрязнения водоемов

Качество воды оценивают по:

• жёсткости;
• цвету;
• составу;
• запаху;
• вкусу;
• количеству растворённого кислорода;
• кислотно-щелочным показателям.

С развитием промышленности вода ежедневно подвергается таким видам загрязнения, как:

• химическому;
• радиоактивному;
• тепловому;
• механическому;
• бактериальному.

Опасные стоки попадают в воду в результате техногенных катастроф, намеренного сброса, случайных утечек.

К наиболее распространённым источникам загрязнения гидросферы относят следующие виды:

• промышленные сточные воды;
• бытовые сточные воды;
• поверхностные сточные воды;
• сельское хозяйство;
• водный транспорт;
• атмосферные осадки;
• разогретые сточные воды.

Промышленные стоки

В зависимости от использования, сточные воды предприятий различных отраслей промышленности подразделяют на 3 типа:

1. Воды, необходимые для технологических процессов. Выступают в роли растворителя или реагента. Загрязнены химическими элементами, принимающими участие в производстве продукции.
2. Вода, используемая для вспомогательных операций (охлаждения узлов, агрегатов, исходного сырья). Обычно не загрязнена (если не было утечки реагентов), но у неё повышенная температура.
3. Воды из подсобных и обслуживающих помещений. Их используют в котельных, на складах, в процессе транспортировки сырья. Могут быть как условно чистыми, так и загрязнёнными различными веществами в разной концентрации.

Промышленные сточные воды часто содержат токсичные загрязнители, требующие очистки и запрещённые к отведению в канализационную сеть.

Но, к сожалению, из-за изношенности очистных сооружений или обычной халатности они не редко попадают в природные водоёмы.

Наибольшую опасность представляют фенольные сточные воды, относящиеся к IV классу опасности, образующиеся на коксогазовых, коксохимических, металлургических, нефтеперерабатывающих заводах.

В состав таких стоков входят:

• цианиды;
• аммиак;
• роданиды;
• хлориды.

При концентрации фенола 5-20 мг/л рыба в водоёмах гибнет. Наибольшее загрязнение гидросфера испытывает от стоков целлюлозно-бумажных комбинатов.

В их составе присутствуют:

• свободные щёлочи;
• фенолы;
• сульфат натрия;
• лигнин;
• хлориды;
• карбонат.

Даже при 90% очистке эти воды отличаются высокой цветностью (до 400º) и неприятным запахом, исчезающим только при разбавлении в 200 раз.

В результате сброса в водоёмы таких стоков вода в них зацветает, приобретает зловонный запах, резко падает содержание растворённого в ней кислорода, гибнут животные и растения.

Бытовые сточные воды

Сточные воды городов, посёлков и других населённых пунктов загрязнены:

• пищевыми остатками;
• бытовым мусором;
• моющими средствами;
• отходами предприятий сферы обслуживания (химчисток, прачечных, столовых).

Они представляют собой смесь промышленных, бытовых и хозяйственных стоков.

В них присутствуют:

• песок;
• глина;
• щёлочи;
• суспензии;
• кислоты;
• азотистые соединения.

Доля примесей органического происхождения составляет 58%, минеральных веществ – 42%. Бытовые стоки отличаются чрезвычайно высокой загрязнённостью микробами.

В них живут и размножаются:

• мелкие водоросли;
• плесневые грибы;
• многочисленные вирусы;
• бактерии;
• дрожжи;
• гельминтов;
• кишечная палочка.

Бытовые стоки, попадая в естественные водоёмы, могут вызвать вспышки эпидемий людей и животных, способствовать эвтрофикации (постепенному заболачиванию) водных объектов, в результате которой вода становится не пригодной для полива культурных растений и питья.

Поверхностные стоки

Поверхностные стоки складываются из дождевой, снеговой, моечной, поливочной вод, попадающих в водоёмы с территорий промышленных площадок и населённых пунктов.

В них содержатся тяжёлые металлы, нефтепродукты (концентрация 20-25 мг/л), в том числе бензин, фенолы.

Попадая в реки и озёра, они образуют труднорастворимые соединения, плёнки на поверхности, препятствующие доступу кислорода. Тяжёлые вещества оседают на дно, становясь источником вторичного заражения, повышающим общий фон содержания вредных компонентов.

Сельское хозяйство

На современных фермах сконцентрировано много коров, свиней или овец. Удаление продуктов выделения на них полностью механизировано. При такой технологии уборки навоз имеет влажность 90% и становится питательной средой для гельминтов и болезнетворных бактерий.

Жидкие фекалии просачиваются через почву в грунтовые воды, их смывает в реки, в результате в водоёмах увеличивается количество патогенных микроорганизмов, а также азота, провоцирующего цветение воды.

Поля, на которых выращивают сельскохозяйственные культуры, часто устраивают в поймах рек или на берегу озёр. Это удобно, так как всегда есть вода для полива и пойменные почвы богаты гумусом. Овощи 2-3 раза за сезон удобряют пестицидами, минеральными подкормками. Во время паводков, с родниками, после дождей удобрения смывает в реки.

Это даёт толчок к ускорению эвтрофикации. Снижается содержание в воде кислорода, гибнет рыба, размножаются анаэробные бактерии.

Водоём превращается в зловонное болото. Сильнее всего страдают мелкие речки с медленным течением и небольшие озёра, в которых мало ключей. Но даже если водоём не заболачивается, рыба становится отравленной.

При сбросе калия у людей, съевших её, наблюдаются нервные расстройства, мышечные спазмы, изменение состава крови. Фосфорные и натриевые удобрения также образуют в воде ядовитые соединения.

Водный транспорт

Речные и морские суда становятся источником загрязнения гидросферы, так как сбрасывают в воду сразу несколько видов стоков:

1. Фановые (фекальные) отходы. Характеризуются значительным превышением предельно допустимой концентрации (ПДК) биологических веществ и патогенных микроорганизмов.
2. Хозяйственно-бытовые сбросы (остатки пищи, моющих веществ). Сюда же входит твёрдый мусор (например, пластиковые бутылки), не растворяющийся в воде, плавающий годами по поверхности морей или оседающий на дно.
3. Подсланевые стоки. Появляются в машинном отделении в результате утечки масла и обслуживания механизмов. Это самые опасные воды, насыщенные фенолом, нефтепродуктами.

Наибольший вред наносят танкеры, сбрасывающие при аварии в Мировой океан от 150 до 500 тыс. тонн нефти или ядохимикатов.

Кроме того, наливные суда в портах сливают за борт балластные воды, занося в акваторию инвазивные виды живых организмов, нарушающие существующие экосистемы. Все это влияет на состояние, главным образом, внутренних вод отдельных государств, отвечающих за движение транспорта, но также не проходит бесследно для водоемов соседних стран.

Атмосферные осадки

В атмосфере находится много вредных веществ, большинство из которых образовались в результате сжигания топлива (ртуть) или появились вследствие технологических процессов (оксид серы, свинец, кадмий). Растворяясь и прибиваясь к земле осадками, они вместе с жидкими стоками проникают в гидросферу, загрязняя её.

Не менее опасны кислотные дожди. Они образуются из-за загрязнения воздуха оксидами азота и серы. Растворяясь в каплях дождя или снежинках, вредные вещества попадают в водоёмы, повышая их кислотность.

В результате гибнут земноводные, планктон, рыба. Пострадавшие водные экосистемы долго восстанавливаются.

Разогретые сточные воды

Источниками теплового загрязнения служат тепловые электростанции и промышленные предприятия, в результате деятельности которых забранная из природных водоёмов вода нагревается.

Обратно стоки сбрасывают нагретыми на 8-12°C, температура воды в водоёме становится выше нормы, снижается содержание кислорода, растения и животные не могут сразу перестроиться.

Создаются условия для цветения воды, появления «красных приливов» из-за размножения диатомовых водорослей, выделяющих бреветоксин, являющийся ядом для представителей водной фауны.

Основные загрязнители гидросферы

Все источники загрязнения гидросферы подразделяются на:

1. Природные, возникшие вследствие естественных процессов, происходящих на нашей планете.
2. Антропогенные, являющиеся результатом жизнедеятельности человека.

Природные

Природные экосистемы – это живой организм, в котором постоянно происходит множество различных процессов, физических, химических реакций и преобразований, в результате которых образуются продукты, загрязняющие водные объекты.

Естественные источники и причины загрязнения гидросферы:

1. Вулканическая деятельность. Во время извержений в атмосферу выбрасываются содержащие серу соединения (до 2 млн. тонн в год), пепел, другие вещества, которые позднее растворяясь в осадках, попадают в гидросферу, загрязняя её.
2. Разрушение пород и вымывание их в водоёмы.
3. Продукты жизнедеятельности растений и животных, обитающих в водной среде.
4. Разлагающиеся в воде останки умерших представителей флоры и фауны.

Природные источники загрязнения не представляют серьёзной угрозы, с ними гидросфера справляется сама, запуская механизмы самоочищения, отработанные веками.

Антропогенные

Причиной глобального загрязнения гидросферы служит человек. Благодаря именно ему на Земле происходят техногенные катастрофы и стремительно уменьшается запас чистой воды, пригодной для питья.

Главные источники антропогенного загрязнения гидросферы:

1. Промышленные предприятия, заводы, фабрики.
2. Система ЖКХ, сливающая в воду стоки.
3. Горнодобывающая и нефтяная промышленность.
4. Наземный, морской и речной, воздушный транспорт, космические ракеты, сбрасывающие во время полётов отработанное топливо.
5. Стремительно развивающаяся индустрия туризма.
6. Сельское хозяйство, загрязняющее воду гербицидами, химическими удобрениями, пестицидами и органическими отходами.

Антропогенные источники загрязнения наносят водным ресурсам намного больший ущерб, чем природные. Справиться с ними самостоятельно экосистемам намного сложнее.

Классификация источников загрязнения по локации и типу выбросов

Основные источники загрязнения гидросферы Земли отличаются друг от друга по:

• масштабу;
• охвату территории;
• расположению;
• мобильности;
• зоне действия

и делятся на несколько категорий.

Передвижные

К передвижным источникам загрязнения гидросферы, можно причислить источники вредных выбросов, перемещающиеся в пространстве, например, морские суда.

Во время их движения в воду попадают нефть, ядовитые реактивы, бытовые отходы. При авариях ледоколов может произойти утечка радиоактивных элементов из атомных реакторов.

Стационарные

К стационарным источникам относят объекты, не перемещающиеся в пространстве.

В эту группу входят:

• заводы;
• фабрики;
• населённые пункты;
• вулканы.

Точечные (сосредоточенные)

К точечным источникам загрязнения водных объектов относятся источники с чётко установленным местом нахождения и точкой (отверстием) выброса вредных веществ.

К ним можно отнести ливневые стоки, трубы заводов, из которых в реки попадает отработанная вода.

Рассеянные (рассредоточенные)

К рассеянным источникам загрязнения гидросферы относятся не ограниченные территории, с которых опасные вещества попадают в природные водоёмы.

Примерами таких источников являются животноводческие фермы, так как территория, с которой навоз смывает в воду, не ограничивается только загоном для домашнего скота.

Слив происходит со всех лугов, где пасутся животные. С такими линейными загрязнителями водоемов труднее бороться, чем с точечными, так как оно рассредоточено на большой территории.

Линейные

Загрязнённые речки, ручьи, несущие свои воды в море или океан могут являться линейными источниками вредных стоков.

Основные загрязняющие вещества, переносимые ими:

• производные фосфора;
• азота;
• частички почвы;
• твёрдый мусор (пластик, бумага);
• органические компоненты.

В эту группу также входят все источники вредных стоков, перемещающихся по установленной линии.

Площадные источники

Площадной источник загрязнения выбрасывает вредные вещества в воду на определённой территории.

Пример такого источника – сельскохозяйственные поля, с которых просачиваются в подземные воды и с ручьями регулярно поступают в реки удобрения и ядовитые препараты, которыми опрыскивают растения от вредителей.

Что загрязняет гидросферу больше всего?

Самые опасные загрязнения гидросферы вызваны нефтью и продуктами её переработки. Нефть – это натуральное ископаемое топливо, состоящее в основном из углеводородов.

В дикой природе её выбросы происходят в результате увеличения концентрации в подземных резервуарах сопутствующих газов, которые под давлением по трещинам в грунте «выдавливают» топливо на поверхность из-за землетрясений, образования разломов в земной коре, разрушения горных пород.

Однако наиболее масштабные загрязнения Мирового океана углеводородами связаны с деятельностью человека. После мытья трюмов танкеров в воду ежегодно попадает до 20 млн. баррелей нефти, что очень сильно загрязняет гидросферу.

Серьёзные аварии носят катастрофический характер. Так, в результате крушения в 1978 году танкера Амоко Кадис у берегов Франции в воду попало 219 797 тонн лёгкой нефти. Пострадало 400 км побережья Бретани. Погибли моллюски, водоросли, морские птицы, рабы, плантации устриц.

В 1967 году нефтеналивное судно Торрей Каньон потерпело бедствие у побережья Англи, произошёл разлив 106 тыс. тонн углеводородного топлива.

В декабре 1986 г. танкер для перевозки жидких грузов Exxon Valdez наткнулся на риф у берегов Аляски. В прибрежных водах произошёл разлив 50 000 тонн сырой нефти. Часть её не смогли собрать и она до сих пор остаётся источником загрязнения.

В состав нефти и продуктов её переработки входит много высокотоксичных компонентов (бензол, ксилол, толуол). Хорошо растворимые элементы топлива наиболее токсичные и являются самыми опасными канцерогенами.

У людей, съевших рыбу, отравленную бензолом, может развиться:

• лейкемия;
• рак;
• иммунные заболевания.

Попадая в водоём, углеводороды убивают морских обитателей.

Образовавшаяся на поверхности плёнка из нефти не пропускает в толщу кислород, рыба задыхается. У чаек, альбатросов, бакланов, севших на воду, склеиваются перья, исчезает их водоотталкивающая функция.

Птицы не могут взлетать, добывать себе пищу и гибнут. Часть вредных веществ оседает на дно, продолжая загрязнять моря и океаны.

Нефть – продукт с длительным периодом распада, поэтому, попав в водоём, она накапливается в биоте, продолжая отравлять Мировой океан не одно десятилетие.

Видео по теме

Вашему вниманию предлагается небольшая видео-лекция, в которой автор называет, что является основными естественными и антропогенными источниками загрязнения водной среды, дает краткую схему главных методов очистки гидросферы:

В видео ниже также называются основные источники загрязнения водоемов, упомянуты методы решения проблемы нехватки питьевой воды:

Заключение

По данным Минприроды России в 2020 году был зафиксирован 2771 случай экстремально высокого уровня загрязнения крупнейших рек нашей страны, из которых на основные источники пресной воды Обь и Волгу приходится:

• 63%, на Амур;
• 15% на Днепр и Енисей.

Эти реки несут свои загрязнённые воды в океан, отравляя и его. Национальный проект «Экология», нацеленный на охрану природных ресурсов и действующий с 2018 года, значимых результатов не дал.

Природные водоёмы – это саморегулирующиеся системы, но их ресурсов не достаточно, чтобы самостоятельно справится с мощнейшим ежедневным антропогенным прессингом.

Необходимо принятие мер по защите и очистке водных объектов.

Осуществлять мониторинг за источниками загрязнения гидросферы, устанавливать квоты на вредные выбросы и охранять Мировой океан от чрезмерной токсикологической нагрузки необходимо на межгосударственном уровне, иначе глобальной экологической катастрофы не избежать.

В данной статье мы перечислили, каковы основные источники загрязнения подземных и поверхностных природных вод и какие из них являются наиболее опасными для водных ресурсов.