Несмотря на то, что вода покрывает более 70% поверхности Земли, по большей части она непригодна для питья и использования в бытовых, промышленных целях, поскольку содержит большое количество растворенных солей.
Доля же пресной воды от общего количества вод не превышает 3%. Однако и она далеко не всегда пригодна для применения.
Основные источники загрязнения, количественные показатели, а также пути решения этой серьезной глобальной проблемы описаны в представленном материале.
Содержание
Актуальность темы
Загрязнение пресной воды является глобальной проблемой, под этим термином понимается попадание в воду разных типов загрязнителей (микроорганизмов и химических веществ, а также механических тел). Основной причиной является отсутствие или недостаточная эффективность способов очистки отработанной жидкости.
Причем визуально определить степень загрязнения невозможно, поскольку загрязняющие вещества растворены в жидкости сравнительно равномерно.
Вместе с тем они приводят к большим проблемам, которые сильно влияют не только на водные организмы, но и на человека. Так, по оценке Всемирной организации здравоохранения до 80% заболеваний во всем мире вызваны низким качеством воды и антисанитарией.
Проблема имеет довольно много сторон, связана с социально-экономическими, политическими и природными факторами:
- отсутствие или плохой доступ к чистой питьевой воде;
- нехватка пресноводных ресурсов во многих регионах мира;
- взаимосвязь с энергетической сферой;
- политический аспект – потенциально возможное усиление пограничных конфликтов.
Причины
Причин загрязнения воды бывает очень много, они связаны с промышленностью, сельским хозяйством и другими направлениями деятельности человека.
Если перечислить основные факторы, получится такая картина:
- Фермерское хозяйство – часть навоза животных, который используется в том числе для удобрения, попадает в пресные водоемы.
- Рыбоводные хозяйства – загрязнение связано в основном с применением лекарственных препаратов, предназначенных для борьбы с заболеваниями рыб.
- Лесные хозяйства – их деятельность приводит к увеличению концентрации железа, кадмия и алюминия. К тому же опасно повышение кислотности лесных грунтов, которые закисляют и пресные водоемы.
- Подземные воды в городской местности – из-за неправильного использования количество загрязненных скважин сильно увеличивается.
- Атмосферный источник загрязнения связан с попаданием в воду грубых (крупных) части золы, пыли, сажи, а также капелек жидкости и опасных газов, которые растворяются в воде (сернистый, диоксид азота).
- Стоки с территорий промышленных предприятий и других потенциально опасных объектов (населенные пункты, с/х поля).
Источники загрязнения могут иметь и естественное происхождение. Например, может произойти загрязнение пресных водоемов подземными водами с большим содержанием солей (рассолами). Однако ущерб от них несопоставим в сравнении с хозяйственной деятельностью человека.
Основные источники
Источники загрязнения можно классифицировать непосредственно по тем объектам (микроорганизмы, вещества), которые прямо или косвенно провоцируют нарушение ПДК.
Согласно классификации Всемирной организации здравоохранения наибольший вклад в загрязнения вносят:
- бактерии и вирусы, простейшие, грибки (все микроорганизмы, которые могут спровоцировать инфекцию, увеличить содержание вредных веществ, закислить воду и т.п.);
- органические вещества, которые разлагаются в воде под действием растворенного в ней кислорода – они приводят к болезням и гибели рыб, ухудшают качество самой воды (вкус, запах);
- неорганические соединения (в основном минеральные соли), которые невозможно удалить общепринятыми методами очистки воды;
- органические соли, которые создают благоприятную среду для роста водорослей и других растительных организмов (из-за этого наблюдается цветение воды, ее загрязнение продуктами жизнедеятельности).
Типы загрязнения
В зависимости от того или иного вида воздействия на пресные водоемы выделяют несколько типов загрязнения:
- Химическое – самое распространенное и опасное в плане объемов и длительности последствий. Связано с пестицидами, органическими и минеральными веществами, попадающими в результате производственной или сельскохозяйственной деятельности.
- Механическое – попадание механических примесей, например, песка, строительных материалов. К этой же группе относят и загрязнение мусором, твердыми бытовыми отходами.
- Радиоактивное – попадание в воду радиоактивных элементов из отходов, захороненных на дне.
- Тепловое – увеличение температуры воды на фоне разных факторов. Это приводит к постепенному изменению химического состава, негативно отражается на водных экосистемах.
В чем измеряется?
Рассмотрим, в чем измеряется загрязнение воды в пресных водоемах. Показатель загрязнения ранее определялся как индекс загрязненности вод (ИЗВ). Однако с 2006 года его начали определять как УКИЗВ (аббревиатура означает удельный комбинаторный индекс загрязненности воды).
Он напрямую связан с предельно допустимыми концентрациями (ПДК) тех или иных загрязняющих веществ.
Измерение УКИЗВ проводится в несколько этапов:
- Отбор проб воды и проведение серии замеров.
- Определение частоты случаев, когда по отдельным веществам превышена ПДК.
- Определение степени такого превышения (например, в 2,3 раза) – для этого оценивают среднее значение.
- Обработка данных и оценка класса и разряда воды в зависимости от значения УКИЗВ.
По результату измерений воде присваивают класс (от первого до пятого), а также разряд (в рамках третьего и четвертого классов).
| Класс и разряд | Качественная оценка | УКИЗВ |
| Класс первый | Условно чистая | 1 |
| Класс второй | Слабо загрязненная | от 1 до 2 вкл.* |
| Класс третий | Загрязненная | от 2 до 4 вкл. |
| — разряд «а» | Загрязненная | от 2 до 3 вкл. |
| — разряд «б» | Очень загрязненная | от 3 до 4 вкл. |
| Класс четвертый | Грязная | от 4 до 11 вкл. |
| — разряд «а» | Грязная | от 4 до 6 вкл. |
| — разряд «б» | Грязная | от 6 до 8 вкл. |
| — разряд «в» | Очень грязная | от 8 до 10 вкл. |
| — разряд «г» | Очень грязная | от 8 до 11 вкл. |
| Класс пятый | Экстремально грязная | от 11 |
*включительно
Стоит отметить, что даже самую чистую пресную воду, которая подходит для питья и использования в бытовых целях, оценивают как условно чистую. Связано это с относительностью полученных данных и невозможностью дать 100% гарантию.
Также для оценки загрязнения в соответствии с ГОСТ Р 58556-2019 предусмотрено 5 классов качества. Это обязательный этап экспертизы, после проведения которого определяют не только класс качества, но и степень кризисности, а также показатель антропогенной нагрузки на конкретный водоем, экосистему.
| Критерий | Класс качества | ||||
| I | II | III | IV | V | |
| Очень чистая | Чистая | Умеренно загрязненная | Загрязненная | Грязная | |
| Степень кризисности | Изменения обратимы | Состояние уязвимо, пороговое | Изменения необратимы | ||
| Показатель антропогенной нагрузки* | До 4,2 | От 4,2 до 10,8 | От 10,9 до 24 | От 24,1 до 70 | От 70,1 до 135 |
*определяется в соответствии с ГОСТ Р 57075-2016, измеряется в условных безразмерных единицах (м3/м3).
Количественные показатели
Каждый из описанных классов воды (от I до V) характеризуется не только качественным описанием, но и количественными показателями.
Они представлены диапазонами концентрациями того или иного вещества, а также определенными показателями (например, минерализация или биологическое потребление кислорода):
| Показатель | Класс качества воды | ||||
| I | II | III | IV | V | |
| Значение pH, ед. | 6,5-8,0 | 6,5-8,5 | 6,5-8,5 | 6,0-8,5 | 6,0-9,0 |
| Общая минерализация* | до 300 | 500 | 800 | 1000 | 1200 |
| Взвеси природного происхождения | до 20 | 20-30 | 31-50 | 51-100 | 101-200 |
| Общее железо | до 0,5 | 0,5-1 | 0,5-1 | 0,5-5 | 5,1-10 |
| Общий марганец | до 0,05 | 0,05-0,1 | 0,2-0,3 | 0,4-0,8 | 0,9-1,5 |
| Аммоний | до 0,1 | 0,1-0,2 | 0,3-0,5 | 0,6-2,0 | 3,0-5,0 |
| Нитриты | до 0,002 | 0,002-0,005 | 0,006-0,002 | 0,03-0,05 | 0,05-0,1 |
| Нитраты | до 1 | 1-3 | 4-5 | 6-10 | 11-20 |
| Фосфаты | до 0,05 | 0,05-0,4 | 0,5-1,0 | 1,1-2,0 | 2,1-3,0 |
| Общий фосфор | до 15 | 15-25 | 26-50 | 21-70 | 71-100 |
| Химическое потребление кислорода | до 15 | 15-25 | 26-50 | 51-70 | 71-100 |
| Биологическое потребление кислорода | до 2 | 2-4 | 5-8 | 9-15 | 16-25 |
| Органический углерод | до 3 | 3-5 | 6-8 | 9-12 | 13-20 |
| Общий азот | до 1,5 | 1,5-4,0 | 4,1-7,5 | 7,6-17 | 17,1-35 |
*здесь и далее в таблице содержание веществ измеряется в мг/дм3 (т.е. в мг/л).
Пояснения к таблице:
- В отдельных случаях содержание веществ может превышать даже те значения, которые определены для последнего V класса. В таких случаях фиксируют фактическое значение и делают качественное описание «качество хуже V класса».
- Биологическое (также биохимическое) потребление кислорода (сокращенно БПК) описывает количество газообразного воздушного кислорода, которое израсходовано на процессы окисления, которые идут в микроорганизмах (бактерии, простейшие, грибки). Проще говоря это весь объем кислорода, который использовали микробы для своего дыхания за определенный период времени (как правило, 5 суток – обозначают БПК5).
- Химическое потребление кислорода (ХПК) – количество кислорода, которое затрачено на окисление всех органических веществ, находящихся в кубическом дециметре воды (дм3 точно соответствует 1 литру). Вполне понятно, что чем больше ХПК, тем больше в водоеме органических примесей и тем выше степень загрязненности и ниже класс качества.
- Показатель общего азота измеряется не всегда. Обычно делают оценку отдельных соединений, в состав которых он входит, например, нитриты, нитраты, аммоний. Однако в современных лабораториях проводится анализ как общего азота, так и его наличия в конкретных веществах, что делает оценку более полной и объективной.
Пути решения проблемы
Проблема загрязнения пресных вод является глобальной, поэтому требует скоординированных действий большинства государств.
При этом путей решения достаточно много, наиболее перспективными являются такие:
- Очистка промышленных и других вод, идущих по стоку, с использованием разных методов – биологических, химических, физических.
- Обеззараживание воды с применением специальных реагентов, например, озона, соли хлорита натрия.
- Откачка загрязненной воды в отдельные емкости. Недопустимо сразу возвращать такую жидкость в водоемы – ее необходимо предварительно очищать разными способами, после чего возвращать в естественную среду.
- Применение технологий рециклинга. Если предприятие будет использовать отработанную воду несколько раз, а затем очистит ее перед стоком в водоем, экологический ущерб от такого производства будет минимальным.
Интересное видео
О проблемах пресной воды на планете и путях ее решения смотрите в этом видео:
Заключение
Таким образом, несмотря на кажущееся обилие воды высокого качества, проблема нехватки пресноводных ресурсов и их загрязнения уже сегодня остро стоит перед человечеством.
Усугубляется разным уровнем развития государств и отсутствием общих подходов. Чем быстрее она будет осознана как глобальная, тем более эффективно будет идти очистка, внедрение технологий рециклинга и других способов решения.
