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.

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.

Фото 2

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:

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.

Фото 3

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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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).

Фото 4

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:

  1. Очистка методом адсорбции, т.е. с помощью сорбентов, фильтрующих загрязнения на поверхности.
  2. Очистка с помощью ионообменников показывает эффективность для удаления тяжелых металлов, например, цинка или ртути.
  3. Флотация – введение специальных веществ, которые химически связывают загрязнители и выводят их из водоема.
  4. Экстракция – экстренный способ очистки, когда загрязнение достигло больших масштабов (концентрация более 3 г на 1 л).
  5. Нейтрализация – введение щелочей для разрушения кислот, и наоборот, кислот для обезвреживания щелочей.
  6. 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.

Фото 5

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.