Поверхностные воды являются основным объектом сброса сточных вод промышленных икоммунальных предприятий.
Большой вклад вносят и сельскохозяйственные территории за счет использования пестицидов, удобрений и других веществ в опасных концентрациях.
При этом действующая система контроля качества не всегда позволяет оперативно решать задачи очистки.
Об основных антропогенных и других источниках загрязнения водоемов и способах решения проблемы рассказывается в представленном материале.
Содержание
Актуальность проблемы
Все водные объекты делятся на подземные и поверхностные.
К первым, согласно ст. 5 Водного кодекса, относят такие объекты:
- моря, в том числе проливы, бухты и другие составные части;
- водостоки (каналы, реки);
- водоемы (пруды, озера);
- болота разных типов;
- снеговые массы;
- места выходов подземных вод, например, родники.
Каждый из описанных видов водоемов и стоков практически ежедневно подвергается загрязнению.
Особую актуальность эта проблема приобретает в случае с поверхностными водами, поскольку сбрасывать отходы в них проще всего.
В последние годы ситуация заметно обострилась. Это связано с увеличением техногенной нагрузки, т.е. постоянному сбросу в водоемы сточных вод предприятий, городских и сельскохозяйственных территорий.
Даже поверхностный анализ позволяет найти несколько серьезных последствий такой деятельности:
- нарушение состава и свойств воды;
- невозможность использовать ее для питья, бытовых и промышленных целей;
- гибель рыб и других организмов;
- необратимые изменения в экосистемах;
- быстрое распространение загрязнителей за счет течений, растворения в воде, химических реакций.
Источники и причины
Современная наука знает уже более 2500 источников загрязнений поверхностных вод. Среди них наибольшее вредное влияние оказывают антропогенные факторы, т.е. непосредственно связанные с хозяйственной деятельностью человека.
С другой стороны, определенное значение имеют и естественные, т.е. природные причины загрязнения. Основные виды классификации источников загрязнения описаны в следующих разделах.
По происхождению
Наиболее важным является разделение источников загрязнения на антропогенные и естественные.
К первой группе относятся разные виды промышленности и сельского хозяйства:
- металлургия, машиностроительная отрасль – загрязнение тяжелыми металлами, соединениями азота, фторидами, смолами;
- нефтедобыча и переработка приводят к появлению в поверхностных водах как сырья (нефти), так и продуктов ее переработки (например, дизеля), а также аммонийных солей, фенолов и сульфидов;
- лесная промышленность – источник загрязнения органическими и неорганическими веществами (в том числе азотом, сульфатами, смолистыми компонентами);
- легкая, пищевая промышленность приводит к появлению в поверхностных водах органических веществ, в том числе красителей и ПАВ;
- химическая промышленность наносит не меньший вред, чем нефтегазодобывающая, является источником органических и минеральных отходов;
- коммунально-бытовые стоки менее опасны в химическом плане, однако они приводят к резкому увеличению бактерий и других микроорганизмов, что может вывести к гниению и спровоцировать инфекции;
- стоки, поступающие с территорий, где ведется сельское хозяйство, содержат концентрированные органические и неорганические растворы (соединения азота, фосфора калия, а также всевозможные пестициды);
- транспорт (в особенности речной и морской) – в водоем попадают горюче-смазочные материалы.
Определенную опасность представляют и естественные источники, никак не связанные с производственной деятельностью:
- разрушение горных пород в результате выветривания и температурных перепадов;
- извержения вулканов;
- продукты жизнедеятельности разных организмов;
- взвешенные частицы, песок;
- бактерии, вирусы и другие патогенные микроорганизмы.
По особенностям воздействия
В зависимости от типа воздействия выделяют основные источники:
Среди физических можно отметить несколько вредных факторов:
- радиоактивные элементы;
- взвеси песка, ила;
- твердые отходы (механическое загрязнение);
- шлам;
- тепловое загрязнение (одна из глобальных проблем, оказывающая негативное влияние на климат планеты).
Очень ощутимый вред наносят химические источники.
Это разнообразные органические и минеральные соединения – как растворимые, так и нерастворимые в воде:
- щелочи;
- соли;
- кислоты;
- с/х препараты (пестициды);
- ртуть, свинец и другие тяжелые металлы;
- нефть и продукты ее переработки;
- азот в аммонийном и нитритном виде;
- фенолы;
- СПАВ (синтетические поверхностно-активные вещества).
При анализе проблемы загрязнения следует иметь в виду и биологические источники. Многие из них имеют природное происхождение, т.е. практически не связаны с деятельностью человека.
Например:
- простейшие;
- водоросли;
- плесневые грибы.
Однако отдельные микроорганизмы (патогены, дрожжевые грибы) могут попасть в поверхностные воды и в качестве отходов.
Основной источник загрязнения водоемов
Поговорим о том, что является основным источником загрязнения не только поверхностных, но и подземных вод. По данным доклада Министерства природы в 2020 году в России зарегистрировали более 2700 случаев опасного, в том числе экстремально высокого загрязнения вод.
При этом 63% из них пришлось на такие реки, как Обь и Волга, а в 15% случаев (второе место) загрязнения связаны с Амуром и Енисеем.
Основными источниками загрязнения водных объектов являются городские территории, промышленные предприятия (бытовые воды), а также сельское хозяйство. Экологическая картина напрямую зависит от особенностей местности.
Однако в любом случае главным является антропогенный фактор:
- В регионах с развитой химической и нефтехимической промышленностью (например, ХМАО, Омская область, Татарстан) опасность представляют перерабатывающие заводы. Они служат источником загрязнения органическими компонентами, а в редких случаях и появления нефтяных пятен. В этом случае на полное восстановление экосистемы может уйти до 15 лет.
- В крупных городах особый вред поверхностным водам приносят коммунально-бытовые отходы. В них в большой концентрации присутствуют синтетические моющие средства, которые стимулируют образование пены. Из-за этого наблюдается замор рыб, планктона, что существенно нарушает санитарную обстановку и баланс экосистемы.
- Стоки с сельскохозяйственных территорий приводят к попаданию в поверхностные воды фунгицидов, гербицидов, излишком удобрений. Они смываются вместе с дождем и другими осадками, проникают в грунтовые, а затем и в поверхностные воды.
Если говорить о видах загрязнения, вносящих основной вклад в общую картину, то наибольшее влияние имеет химическое воздействие. Причем доля тех или иных веществ зависит от направления деятельности предприятия.
В таблице представлено количественное содержание веществ в сточных водах на примере мясной промышленности:
Показатель | Количество вещества, мг/л |
Взвеси | 10000 |
БПК* | 8000 |
Фосфаты | 40 |
ПАВ** | 25 |
Азот аммонийных солей | 25 |
Моющие средства | 8 |
*биологическое потребление кислорода, т.е. суммарный объем О2, который используется бактериями для переработки попавших в воду органических веществ-загрязнителей
**поверхностно-активные вещества
Как происходит ликвидация?
Для профилактики и ликвидации последствий загрязнения водной поверхности применяется несколько методов очистки:
- механические;
- физико-химические;
- биологические.
У каждой группы способов есть свои особенности, преимущества и недостатки. В целях проведения быстрой очистки и восстановления экосистемы нередко они используются в сочетании друг с другом.
Механические
Такие методы отличаются низкими затратами, при этом они достаточно эффективны в плане очистки примесей. Благодаря установке фильтров, ловушек и других приспособлений удается избежать абразивного износа оборудования (из-за контакта с твердыми частицами).
Вместе с тем механические способы позволяют убирать только сравнительно крупные фракции, которые нерастворимы в воде.
Среди основных методов этой группы можно выделить такие:
- установка решетки, сита для вылавливания крупного мусора фракции от 16 мм;
- песколовки (очищают воду не только от песков, но и от мелких камней, стеклянных осколков, шлаков, мелкого мусора);
- жироловки – устраняют загрязнения нефтяной промышленности (масла, продукты нефтепереработки, жиры);
- отстойники – фильтруют взвеси;
- мембраны, септики – проводят фильтрацию и частично обеззараживание поверхностных вод.
Физико-химические
Эти методы является основными, поскольку они предоставляют большой выбор разных средств, которые могут быть использованы с учетом особенностей конкретной ситуации (источники загрязнения, параметры водоема).
Еще один плюс – возможность удаления растворенных примесей органического и неорганического происхождения, в том числе металлов.
Недостатки у таких способов тоже есть:
- реагенты расходуются в очень больших количествах, поэтому затраты существенны;
- некоторые виды оборудования громоздки и требуют предварительного монтажа;
- тратится слишком много электрической энергии;
- если опасные вещества содержатся в низких концентрациях, очищение может оказаться неэффективным.
Среди наиболее часто применяющихся физико-химических способов можно выделить такие:
- Очистка методом адсорбции, т.е. с помощью сорбентов, фильтрующих загрязнения на поверхности.
- Очистка с помощью ионообменников показывает эффективность для удаления тяжелых металлов, например, цинка или ртути.
- Флотация – введение специальных веществ, которые химически связывают загрязнители и выводят их из водоема.
- Экстракция – экстренный способ очистки, когда загрязнение достигло больших масштабов (концентрация более 3 г на 1 л).
- Нейтрализация – введение щелочей для разрушения кислот, и наоборот, кислот для обезвреживания щелочей.
- Флокуляция – использование веществ, которые ускоряют слипание разных примесей и превращение их в осадок. Последний можно удалить из водоема фильтрами, сетками и другими механическими методами.
В отдельную группу можно выделить электрохимические способы. Они связаны с использованием специальных электродов, к поверхности которых притягиваются металлы в концентрированных стоках.
Это дорогостоящая методика, которая показывает результативность только при достаточно больших концентрациях загрязнителей.
Биологические
Биологические способы предполагают применение бактерий и других микроорганизмов, которые разрушают питательные вещества в ходе процессов окисления:
- с участием кислорода (аэробный способ);
- без участия (анаэробный способ).
Эти методы показывают высокую эффективность при очистке от органических компонентов, к тому же они не предполагают больших расходов.
Однако есть и 2 существенных недостатка:
- биологическая очистка хорошо работает только в случае с органическими загрязнителями;
- чтобы использовать бактерии, сначала требуется создать благоприятную для них среду, т.е. провести очистку от токсичных веществ, кислот и щелочей.
Как обеспечивается охрана и защита?
Охрана как поверхностных, так и подземных вод регламентируется действующим законодательством, в том числе Водным кодексом, а также подзаконными актами.
К основным мерам защиты относятся:
- установка норм по качеству воды на конкретном водном объекте;
- регламентация осуществления разных видов промышленной и сельскохозяйственной деятельности;
- планирование и реализация мер по охране водных объектов, в том числе мониторинг, забор проб, проведение экспертиз и составление отчетов;
- разработка и реализация профилактических мер;
- контроль состава, свойств сточных вод;
- проведение экспертиз новых технологий, веществ, техники и проектов создания объектов, которые могут нести потенциальную опасность.
Полезное видео
В видео ролике рассказывается о наблюдении за состоянием водотоков, благодаря которому обеспечивается защита водоемов от загрязнения:
В заключении
Проблема загрязнения поверхностных вод имеет комплексный характер, поэтому для ее предотвращения необходим соответствующий подход.
Одним из эффективных способов профилактики является строительство очистных сооружений с обеззараживанием ультрафиолетом, использование фильтров глубокой очистки и другого оборудования. Именно эти меры в сочетании с мониторингом состояния водоемов могут дать ощутимый результат.