Общий объем воды на Земле составляет порядка 1.5 миллиарда кубических километров.
При этом 94% приходится на моря и океаны, а на поверхностные воды суши — менее 2% (90.82 млн км3).
Воды суши во все времена подвергались антропогенному воздействию.
В данной статье попробуем разобраться, что является основным источником этой проблемы и кратко поговорим о способах борьбы с ней.
К водам суши относятся:
- Поверхностные воды озер, водотоков, водохранилищ, болот, ледников и снежного покрова, а также — переносимые реками материковые воды.
- Подземные воды (почвенные, грунтовые).
Содержание
Актуальность проблемы
В загрязнение вод суши существенный вклад вносит человек в процессе осуществления хозяйственной деятельности. В водную среду из природных и антропогенных источников поступают токсические вещества.
В результате:
- изменился состав вод во многих зонах;
- нарушилась окраска, прозрачность, запахи, вкус;
- произошло увеличение предельно-допустимых норм тяжелых металлов, нитратов, хлоридов, сульфатов;
- появились радиоактивные элементы;
- сократилось количество растворенного в воде кислорода.
На территории Российской Федерации почти все воды суши страдают от антропогенного влияния. В большинстве водоемов качество воды не соответствует нормам. Каждый год увеличивается количество створов с уровнем загрязнения вод свыше 10 ПДК, а также экстремально высокого загрязнения (более 100 ПДК).
Так, в соответствии с данными Государственного доклада «Вода питьевая» (1995 год), порядка 70% вод суши России утратили свойства источников питьевого водоснабжения, что привело к потреблению населением недоброкачественной воды.
А в уникальном озере нашей планеты Байкале нарушено равновесие в водной среде. За 15 лет более 100 км3 водной поверхности озера загрязнено.
Ежегодно в водный бассейн поступают загрязнители:
- нитраты (750 тонн);
- продукты нефти (8500 тонн);
- хлориды (13000 тонн).
В зонах с наличием крупных промышленных центров загрязняются как поверхностные воды суши, так и подземные.
Загрязнение преимущественно связано с поступлением грязных сточных вод:
- промышленных агломераций;
- сельскохозяйственных комплексов;
- коммунального хозяйства.
В загрязнении вод суши также принимают участие атмосферные осадки. Общий объем сточных вод постоянно растет. На начало 1990-х годов он превышал 2300 км4.
Особенно большие объемы стоков фиксировали:
- в Азии и Северной Америке (коммунальные, промышленные, сельскохозяйственные стоки);
- в Европе (коммунальные, промышленные стоки);
- в бывшем СССР (промышленные и сельскохозяйственные стоки).
Только на протяжении 1989 года в водоемы суши России со стоками поступило:
- органических соединений — 1.5 млн тонн;
- взвешенных частиц — 1.6 млн тонн;
- неорганических соединений — 20.5 млн тонн.
Поэтому качество вод в основных российских реках оценивалось «неудовлетворительным».
В научных публикациях можно найти примеры как загрязненные стоки повлияли на превращение ряда европейских (Темзы, Тибра, Сены, Рейна) и американских (Миссисипи, Огайо, Потомак) рек в сточные канавы.
Основные виды и источники
Под загрязнением вод суши подразумевается всякое изменение качеств воды из-за попадания в водные объекты веществ в газообразной, жидкой или твердой форме. В результате их воздействия вода может стать опасной для применения, нанести вред человеческому здоровью и урон народному хозяйству.
К основным причинам загрязнения водоемов суши во всем мире относятся:
- урбанизация;
- рост промышленности;
- развитие сельского хозяйства.
Загрязнение вод суши зависит от следующих факторов:
- сброс неочищенных сточных вод;
- газодымовых выбросов;
- смывания загрязняющих компонентов ливневыми водами;
- утечки нефтепродуктов.
При залповых сбросах вредных веществ возникает аварийное загрязнение вод суши.
Виды загрязнений вод суши
Качество воды и ее пригодность к использованию зависит от физических, химических и биологических характеристик.
Поэтому в соответствии с разновидностями попадающих в водоемы веществ, различают 3 типа загрязнений:
- физическое;
- химическое;
- биологическое.
Физический
К этой категории относятся механическое, радиоактивное и тепловое загрязнение.
Физические загрязнители включают:
- взвешенные твердые составляющие;
- песок, ил;
- органолептические загрязнители (цвет, запах, вкус, мутность);
- радиоактивные элементы;
- тепло.
Механическое загрязнение заключается в попадании в водную среду суши примесей:
- шлама;
- ила;
- песка.
Поверхностные воды могут загрязняться твердыми бытовыми и промышленными отходами. Механические примеси приводят к ухудшению органолептических показаний вод суши.
Радиоактивное загрязнение вызывается попаданием в водоемы радиоактивных элементов при их сбрасывании или захоронении. Особенно опасны «долгоживущие» элементы с большим периодом полураспада (цезий-137, стронций-90, радий-226).
Тепловое загрязнение состоит в повышении температуры вод в водоемах, вследствие их смешивания с технологическими водами тепловых или атомных электростанций или с нагретыми поверхностными водами.
Тепловое загрязнение приводит к изменению состава вод, что может привести к:
- неконтролируемому росту водных организмов;
- ускоренному размножению анаэробных бактерий;
- повышенному выделению метана и сероводорода.
Также отмечается «цветение» воды, быстро развиваются микрофлора и микрофауна.
Химический
Заключается в наличии в водоемах суши органических и неорганических веществ и соединений — токсических и нетоксических.
Химические компоненты находятся в воде в разном состоянии:
- газообразные или минеральные соединения;
- растворенные свободные молекулы;
- коллоидное или молекулярное состояние.
Химическое загрязнение зависит от состава промышленных и коммунальных стоков, сбрасываемых в водоемы, а также от их объемов. Одно и то же химическое вещество может проявлять себя по-разному, в зависимости от его количества в водоеме.
К основным химическим загрязнителям относятся:
- азот (аммонийный и нитритный);
- гидроксиды и диоксины;
- кислоты, нефть и продукты нефти;
- оксиды и пестициды;
- соли и СПАВ;
- тяжелые металлы;
- фенолы и щелочи.
От концентрации химических элементов в водах суши зависит их пригодность для питьевого или промышленного использования, сельскохозяйственных нужд, рыборазведения.
Наибольший вред человеку могут нанести 15 химических веществ:
- амины и ванадий;
- кадмий и кобальт;
- мышьяк и нефтепродукты;
- никель и нитраты;
- ртуть и свинец;
- сероводород и сульфиды;
- хром и цианиды;
- цинк.
Биологический
Представляет собой наличие в водной среде суши вирусов, патогенных микроорганизмов и бактерий (до 700 видов).
Биологические загрязнители включают:
- бактерии и болезнетворные организмы;
- вирусы и водоросли;
- грибки (плесневые и дрожжевые);
- лигнины.
Загрязнение этого типа вызывается преимущественно веществами, поступающими:
- с коммунальными и промышленными сточными водами;
- с поверхностным стоком (талые и дождевые воды);
- со стоками обработанных сельскохозяйственных угодий и животноводческих комплексов;
- с воздушными потоками.
Источники загрязнения вод
Под источниками загрязнения вод суши подразумеваются объекты, поставляющие или сбрасывающие в водоемы патогенные элементы, влияющие на качество вод, состояние дна водных объектов и ограничивающих их использование.
Различают природные и антропогенные источники загрязнения водоемов суши, а также приводящие к загрязнению поверхностных и подземных вод суши.
К природным источникам относятся:
- вулканы и флюиды, приводящие к загрязнению газами, тяжелыми металлами, твердыми взвесями и растворами азота, серы, фосфора, хлора, радиоактивных компонентов;
- горные породы;
- атмосферные осадки;
- микроорганизмы, водоросли, бактерии.
Антропогенные источники способствуют формированию высоких концентраций токсичных веществ в водах суши, изменению их химического состава.
Происхождение антропогенного загрязнения — все сферы хозяйственной деятельности человека, включая промышленную, сельскохозяйственную и непроизводственную отрасли, коммунальное хозяйство, транспорт.
Поверхностные
На загрязнение поверхностных вод оказывают влияние следующие источники:
- промышленные предприятия и коммунально-бытовая сфера;
- сельское хозяйство, включая растениеводство, животноводство и птицеводство;
- водный транспорт;
- ТЭС и АЭС;
- гидротехнические сооружения, водохранилища;
- ливневые городские стоки;
- атмосферные осадки;
- добыча полезных ископаемых;
- рекреационная деятельность.
Среди основных загрязнителей поверхностных вод суши выделяют стоки металлургических, целлюлозно-бумажных, химических предприятий, а также — жилищно-коммунальной сферы. Значительный вклад в загрязнение водоемов вносят сельскохозяйственные угодья и предприятия, животноводческие фермы, пастбища.
Также засоряются поверхностные воды мусором промышленного и бытового происхождения, фрагментами лесосплава, что приводит к ухудшению качества вод, оказывает негативное влияние на состояние экологических систем, условия существования рыб.
В научных публикациях отмечается, что среди загрязнителей поверхностных вод суши преобладают медь и железо (в 50-80% проб).
В отдельных регионах России фиксируют специфические загрязняющие компоненты:
- соединения ртути и хлорорганические пестициды;
- сероводород и сульфиды;
- метанол и лигнин.
Некоторые загрязнители откладываются в донных отложениях, создавая источники вторичного загрязнения вод.
Повышают уровень загрязнения водоемов суши техногенные аварии. После аварийного загрязнения поверхностных вод на непродолжительный период резко возрастает концентрация загрязняющих веществ, что может привести к гибели водных обитателей. А на объектах, предназначенных для питьевого водоснабжения — создать угрозу здоровью населения.
Подземные
Загрязнению подземных вод преимущественно подвергаются грунтовые воды в зонах крупных промышленных центров. К преобладающим видам загрязнений относятся химическое и бактериальное.
Основной источник химического загрязнения — промышленные стоки, фильтруемые в подземные слои из золоотвалов, прудов (шламовых, испарителей, накопителей, отстойников).
Поступают загрязнители и с атмосферными осадками с территорий расположения:
- хранилищ и транспортировки отходов предприятий химической промышленности, готовой продукции;
- сырьевых складов;
- сельскохозяйственных полей, обрабатываемых ядохимикатами и удобрениями.
К бактериальным (микробным) источникам загрязнения подземных вод относятся:
- выгребные ямы;
- поля ассенизации;
- канализационные магистрали в неисправном состоянии;
- скотные дворы.
Через эти очаги загрязнения фильтруются загрязненные воды и при утрате грунтами в зоне аэрации очищающих свойств происходит загрязнение грунтовых вод. Данные источники загрязнения наибольшую опасность представляют для крупнообломочных и трещиноватых пород.
К другим источникам загрязнения подземных вод суши относят минерализованные подземные воды и районы добычи природных ископаемых, а также карстовые воронки, поглощающие скважины.
Основные загрязняющие подземные воды вещества:
- соединения азота;
- хлориды;
- сульфаты;
- фенолы;
- тяжелые металлы;
- нефтепродукты.
Что приводит к наибольшему загрязнению?
Среди источников, способствующих наибольшему загрязнению поверхностных вод суши, выделяют неочищенные стоки промышленных предприятий:
- газодобывающих и нефтеперерабатывающих;
- металлургических и целлюлозно-бумажных;
- химических, текстильных и мыловаренных.
Так, 1 кубический метр неочищенных стоков приводит к непригодности для использования от 50 до 60 кубических метров речной воды.
Наиболее распространенным и устойчивым видом является химическое загрязнение, как органическими, так и неорганическими веществами.
Исследованиями установлено, что загрязнение вод могут вызвать порядка 400 видов химических веществ.
К элементам с наиболее высокой концентрацией, превышающей допустимую норму загрязнений, относятся:
- цинк и медь;
- тяжелые металлы;
- органические вещества;
- фенолы;
- СПАВ;
- продукты нефти;
- пестициды;
- нитриты и нитраты;
- аммонийный азот.
Часто встречается загрязнение вод суши формальдегидами, анилином. К веществам с распространением от 100 до 1000 условных тонн на 1 км2 территории вод суши относятся нитриты, фенолы и медь.
Проведение мониторинга
Антропогенная деятельность на водоемах суши вызывает наибольшие загрязнения в экологической системе, что требует осуществления целой системы постоянных наблюдений за загрязнением поверхностных вод суши и состоянием окружающей среды — мониторинга.
Это налаженная система наблюдений за антропогенными изменениями в том или ином объекте, оценки его состояния, прогноза на будущее на фоне происходящих естественных изменений. Главной задачей мониторинга является сбор сведений о состоянии среды водного объекта и уровней его загрязнения во времени и пространстве.
Основные принципы построения мониторинга были одобрены в 1972 году Стокгольмской конференцией ООН по окружающей среде. Основная цель Глобальной системы мониторинга окружающей среды — организация системы предупреждения возможной угрозы здоровью человека.
В России Положение о ведении государственного мониторинга водных объектов (ГМВО) утверждено правительственным постановлением №307 от 14.03.1997 г. Основной уполномоченный орган проведения ГМВО — Росгидромет.
Является частью государственного мониторинга окружающей среды, в соответствии с «Водным кодексом РФ» (статья 30), мониторинг водных объектов (МВО) разных форм собственности:
- федеральной;
- отдельных субъектов;
- муниципальных организаций;
- юридических или физических лиц.
Основные задачи МВО:
- наблюдать за количеством, качеством, режимом использования воды;
- оценивать состояние водных объектов;
- во время выявлять и прогнозировать развитие процессов, оказывающих негативное влияние на качество вод суши;
- обрабатывать, хранить результаты наблюдений с внесением данных в государственный водный реестр;
- разрабатывать меры по предотвращению отрицательных последствий таких процессов и выполнять действия по воплощению мероприятий.
Составной частью МВО является мониторинг состояния дна и берегов водоемов суши, а также водоохранных зон.
Контроль качества водоемов суши осуществляется на основании требований ГОСТ 17.1.3.07-82.
С целью мониторинга вод суши организовывают:
- стационарную линию пунктов наблюдения за природным составом и загрязнением поверхностных водоемов суши;
- специализированную сеть для выполнения научных исследований;
- временную экспедиционную сеть наблюдения.
Контрольные точки наблюдения организовывают преимущественно на водоемах, отличающихся большим хозяйственным значением и подвергающихся сильному загрязнению сточными водами промышленных, коммунальных и сельскохозяйственных предприятий.
На мало подверженных загрязнению водотоках располагают точки для фоновых наблюдений.
Определяя место расположения пунктов наблюдения, принимают во внимание зоны:
- сброса стоков;
- подогретых вод;
- устьевые районы;
- зимовья рыб;
- нерестилища.
В каждом из контрольных пунктов возможна организация нескольких створов наблюдения. Учитываются особенности водоема, количество, свойства и состав скидываемых сточных вод.
Стационарные пункты предназначены для определения показателей качества воды:
- температуры и pH;
- минерализации и запахов;
- растворенного кислорода и взвесей;
- кислотности и цветности;
- биогенных компонентов;
- ХПК (химического потребления кислорода) и БПК5 (биологического потребления кислорода).
А также содержания:
- продуктов нефти;
- фенолов;
- детергентов;
- пестицидов;
- СПАВ;
- тяжелых металлов;
- специфических загрязнителей.
С целью получения лучшей информации о качестве воды пункты наблюдений стационарной сети делят на 4 категории, в зависимости от степени важности водных объектов. В соответствии с категорией определяют состав и сроки проведения наблюдений.
В развитых странах систему мониторинга вод суши формируют на основании данных об источниках загрязнения и нужд потребления воды. В Америке контрольные пункты размещены как в развитых районах, так и малозаселенных.
В Великобритании мониторингу подвержены все основные водоемы суши. А в Японии, кроме контроля поверхностных вод, принимают во внимание загрязненность донных отложений и водных организмов.
Решение проблем
Ухудшение качества вод суши требует применения системы мер по предотвращению и снижению загрязнения водных объектов, что позволит сохранить водоемы в качестве важных составляющих гидросферы.
Первую Всемирную конференцию по водным запасам под покровительством ООН провели в 1977 году. А в 1998 году между 4 странами (Россией, Белоруссией, Таджикистаном и Казахстаном) было заключено соглашение о взаимодействии в охране и использовании трансграничных водных объектов. В 2010 году аналогичное соглашение было заключено между РФ и Казахстаном.
На международном уровне много внимания уделяется методам очистки сточных вод. Но даже самые современные способы очистки стоков не всегда способны справиться со стойкими загрязнителями.
Поэтому основной упор в системе охраны водных ресурсов делают на принятие мер по предупреждению загрязнения вод суши, включая использование современных методов:
- систем оборотного водоснабжения;
- малоотходный режим технологических процессов;
- безводной и бессточной технологии.
В Водном кодексе России определены меры предупреждения негативного воздействия на воды суши, включающие:
- необходимость осуществления охраны всех водных объектов, независимо от формы собственности;
- запрещение сброса, захоронения производственных и бытовых отходов, радиоактивных веществ и ядерных отходов;
- запрет на взрывные работы в водоемах при возможной опасности выделения при взрыве токсических или радиоактивных веществ.
В качестве особого водного объекта в документе рассматривается болото. Объект нельзя засорять и загрязнять, а осушение болота не должно ухудшать состояние не используемой его части и приводить к истощению вод других водоемов.
Что касается охраны подземных вод, в Водном кодексе упоминается о необходимости принятия мер по предупреждению засорения, загрязнения, истощения подземных вод суши с соблюдением принятых допустимых нормативов воздействия.
Видео по теме статьи
Предлагаем посмотреть видео ролик о системе наблюдения за состоянием поверхностных вод суши:
Заключение
Вследствие активной антропогенной деятельности поверхностные и подземные воды суши значительно загрязнены. В статье мы назвали основные источники такого загрязнения. Загрязнение вод суши оказывает негативное воздействие на окружающую природную среду и здоровье человека.
Проведение мониторинга состояния вод суши и принятие своевременных мер на устранение существующих проблем позволит сохранить экологическое состояние водоемов для последующих поколений.