Загрязнение вод суши: основные источники, проведение мониторинга и решение проблемы

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:

1. Поверхностные воды озер, водотоков, водохранилищ, болот, ледников и снежного покрова, а также — переносимые реками материковые воды.
2. Подземные воды (почвенные, грунтовые).

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.