Лекция №13 Тема «Воздействие человека на гидросферу» План лекции: 1. Понятие о гидросфере и её загрязнении. 2. Понятие о естественном загрязнении вод. 3. Понятие об антропогенном загрязнении вод. А) Химическое загрязнение. Б) Биологическое загрязнение. В) Радиоактивное загрязнение. Г) Механическое загрязнение. Д) Тепловое загрязнение. Е) Индекс загрязненности воды (ИЗВ). 4. Экологические последствия загрязнения вод. А) Воздействие загрязнения вод на здоровье человека. Б) Воздействие загрязнения вод на пресноводные экосистемы. В) Воздействие загрязнения вод на морские экосистемы. 5. Защита гидросферы. Основные понятия и определения: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Гидросфера Загрязнение вод Естественное загрязнение вод Антропогенное загрязнение вод Эвтрофикация Индекс загрязненности воды (ИЗВ) Агролесомелиорация Зоны санитарной охраны (ЗСО) Текст лекции 1. Понятие о гидросфере и её загрязнении. Важные функции гидросферы: 1. Вода – главный природный ресурс и минеральное сырье. 2. Вода - основной механизм осуществления всех процессов в экосистемах. 3. Вода – агент-переносчик энергии. 4. Вода – основная часть всех живых организмов. Объем воды, заключенной в реках, озерах, ледниках, морях и океанах, в подземных горизонтах и в атмосфере достигает почти 1,5 млрд км3. 98% общего объема воды приходится на соленые воды, 2% - на пресные. Основной объем пресных вод (почти 80%) составляет вода ледников, снежных покровов, подземных льдов, многолетнемерзлых пород, глубинных слоев земной коры. В настоящее время они не используются и рассматриваются в качестве потенциальных водных ресурсов. Доступные водные ресурсы рек слагаются из поверхностного и подземного стока. Наиболее ценным в хозяйственном отношении является подземный сток, т.к. он в меньшей степени подвержен сезонным или суточным колебаниям объема. Подземные воды реже загрязняются. Поверхностный сток включает паводковые и полые воды, обычно быстро проходящие по руслам рек. Хозяйственная ценность водно-ресурсного потенциала определяется долей устойчивой составляющей стока. Ее величина количественно определяется объемом подземного стока и меженным русловым стоком. Общий объем доступных водных ресурсов мира оценивается в 41 тыс. км 3 в год, из них 14 тыс. км3 составляют их устойчивую часть (М.И.Львович, 1986). Водные ресурсы распределены неравномерно по территории материков и частей света. Наиболее значительными водными ресурсами на единицу площади располагает Южная Америка (слой стока – 600 мм), за ней следует Европа, Азия, Северная Америка, Африка, Австралия. В среднем для суши земного шара слой стока оценивается в 294 мм. Человечество на свои нужды использует главным образом пресную воду. Пресные воды сохранились полно в районах с малой плотностью населения и слаборазвитой маловодоемкой промышленностью. Здесь сосредоточено более 80% мировых ресурсов пресных вод (В.М.Мишон, 1996) Недостаток в пресной чистой воде испытывает более четверти населения земного шара, и почти 500 миллионов человек страдают от болезней, вызванных ее дефицитом и плохим качеством (В.М.Мишон, 1996). Проблема недостатка пресной воды возникала по трем основным причинам: 1. вследствие интенсивного водопотребления и в связи с быстрым ростом населения планеты и развитием водоемких производств. Потребление воды удваивается каждые 1012 лет; 2. в результате загрязнения воды, например в США по этой причине 1/7 населения испытывают недостаток воды; 3. в связи с уменьшением водоносности рек. Чтобы река не стала мертвой, нельзя брать больше 1/10 ее части. Структура водозабора и водопотребления (т.е. распределение воды между потребителями) территориально изменяется. Это изменение обусловлено общим уровнем экономического развития хозяйства, его специализацией, спецификой природных условий. Во второй половине XX в. отмечается резкий рост мирового водопотребления. За последние 80 лет XX века сельскохозяйственное использование воды увеличилось в 6 раз, коммунальное – в 7 раз, промышленное – в 20 раз, а общее в 10 раз. Коммунально-бытовое водоснабжение. Уровень развития коммунального водоснабжения определяется двумя показателями: обеспеченностью населения централизованным водоснабжением и величиной удельного водопотребления. Норма водопотребления на 1 человека составляет в среднем 120-150 л в сутки. В городах промышленно-развитых стран водопотребление возрастает (в странах Европы – 300-400 л/сутки). В городах развивающихся стран в субаридных и аридных районах нормы снижаются до 100-150 л/сутки. Меньше расходует воды сельский житель. В гумидных областях в развитых странах он потребляет в сутки 100-150 л воды, а в сухих тропических районах – не более 20-30 л. Промышленное водоснабжение. Ни один технологический процесс в промышленности невозможен без участия воды – она входит в состав готовой продукции, используется для транспортировки веществ, как теплоноситель и охладитель, как растворитель и разбавитель. Водоемкость различных производств изменяется в зависимости от вида продукции, применяемых технических средств и технологических схем. Сельскохозяйственное водоснабжение. Воды в сельском хозяйстве потребляется больше, чем в промышленности (в 3,5-4 раза). Главным водопотребителем воды является орошаемое земледелие. Мало воды необходимо для водоснабжения животноводства. Водопотребление и его структура различаются на разных материках. Особенности современного водного хозяйства зависят от природных факторов и от уровня социальноэкономического развития страны. Наибольший объем воды потребляет хозяйство азиатских стран. Почти на 90% этот объем в Азии расходуется на нужды сельского хозяйства. Аналогичная ситуация характерна для Южной Америки, Африки, хотя в целом участие этих материков в мировом водопотреблении незначительно. В Северной Америке и Европе расходование воды на промышленное и сельскохозяйственное водоснабжение примерно равны между собой. Антропогенное воздействие на гидросферу проявляется в загрязнении и истощении вод. Загрязнение вод – привнесение или возникновение в них новых (обычно не характерных для них) вредных химических, физических, биологических агентов. Загрязнение вод проявляется в изменении физических и органолептических свойств (нарушение прозрачности, окраски, запахов, вкуса), увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, тяжелых металлов, сокращении растворенного в воде кислорода воздуха, появлении радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и других загрязнителей. По источнику загрязнение вод может быть: 1) естественным (природным); 2) антропогенным (техногенным). 2. Понятие о естественном загрязнении вод. Естественное загрязнение вод вызвано природными процессами. Например, загрязнение вод в результате извержения вулканов, водной и ветровой эрозии, абразии (разрушения) берегов, засоление пресных вод солеными и т.д. К естественным источникам загрязнения относят сильно минерализованные подземные воды (соленые и рассолы) или морские воды, которые могут внедряться в пресные незагрязненные воды при эксплуатации водозаборных сооружений и откачке воды из скважин. Рассолы характеризуются высокими концентрациями многих тяжелых металлов, а иногда и радиоактивных элементов. При поступлении таких газонасыщенных рассолов по активным глубинным разломам или участкам техногенного нарушения экранирующих глинистых горизонтов верхняя часть артезианских бассейнов с пресными питьевыми водами загрязняется многими токсичными химическими элементами и соединениями. Экологически опасными могут быть биологические процессы, связанные с жизнедеятельностью водорослей, планктона, бактерий и других микроорганизмов. Особую опасность представляет загрязнение питьевой воды микроорганизмами, которые являются патогенными, и могут вызывать эпидемические вспышки среди населения и эпизоотии домашних животных. 3. Понятие об антропогенном загрязнении вод. Антропогенное загрязнение связано с поступлением загрязняющих веществ в гидросферу в результате деятельности человека. Главные водопотребители и водопользователи являются источниками загрязнения гидросферы. Промышленность, сельское хозяйство, коммунально-бытовое хозяйство, транспорт, рекреация влияют на состояние водоемов. Наиболее распространено химическое и биологическое загрязнения, в меньшей степени радиоактивное, механическое и тепловое. А) Химическое загрязнение. Химическое загрязнение – загрязнение вод неорганическими и органическими веществами. Химическое загрязнение наиболее распространенное, стойкое и далеко распространяющееся загрязнение гидросферы. При осаждении на дно водоемов или при фильтрации в грунтовые воды вредные химические вещества сорбируются частицами пород, окисляются и восстанавливаются, выпадают в осадок и т.д. Однако, как правило, полного самоочищения загрязненных вод не происходит. Основными антропогенными источниками химического загрязнения поверхностных вод являются следующие: 1. сброс неочищенных сточных вод промышленности и коммунально-бытового хозяйства; 2. поступление с суши применяемых в сельском и лесном хозяйстве веществ (удобрений, пестицидов); 3. утечка веществ при работе транспорта и авариях (нефти и нефтепродуктов); 4. разработка полезных ископаемых на морском дне; 5. захоронение вредных отходов в водоемах; 6. поступления загрязняющих газодымовых выбросов из атмосферы. Сбросы в водоемы неочищенных сточных вод оказывают наибольший вклад в загрязнение гидросферы. Сточные воды классифицируются на промышленные, коммунально-бытовые, коллекторно-дренажные и др. Промышленные сточные воды в зависимости от специфики отраслей промышленности содержат нефтепродукты, фенолы, СПАВ, сульфаты, фториды, цианиды, тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий, мышьяк и др.) и т.д. Наиболее интенсивно загрязняют поверхностные воды такие отрасли промышленности, как металлургия, химическая, нефтеперерабатывающая, целлюлознобумажная. Различают минеральное и органическое загрязнение сточных вод. При минеральном загрязнении сточные воды содержат соли, кислоты, щелочи и другие минеральные вещества. В промышленных стоках содержится 40% минеральных веществ и 60% веществ органического происхождения. К веществам органического происхождения относятся растительные волокна, животные и растительные жиры, остатки плодов и овощей, отходы целлюлозно-бумажной, кожевенной, пищевой промышленности. Сточные воды с этими веществами являются причиной органического загрязнения водоемов. Река Потомак похожа на открытую помойную яму со слоем отбросов на дне до 3 м. Здесь запрещено не только купаться, но даже кататься на водных лыжах, т.к. существует опасение попадания на кожу человека вместе с брызгами болезнетворных бактерий. Ниагарский водопад стал опасным для здоровья людей, т.к. с брызгами воды распыляются вредные вещества, содержащиеся в реке. Рядом с рекой находится свалка промышленных отходов, где содержание вредного вещества диоксида превышает допустимую норму в 600 раз. Это вещество попадает в реку Ниагару, в озеро Онтарио и представляет значительную опасность для питьевой воды. Значительной концентрацией загрязняющих веществ отличаются внутренние и окраинные моря, например, Балтийское, Северное, Средиземное, Японское и Каспийское. В этих морях загрязняющие вещества накапливаются в донных отложениях. Например, средняя концентрация ртути в мышцах рыб Балтийского, Азовского, Каспийского морей в 2-4 раза выше, чем в мышцах океанических рыб. Уменьшение численности тюленей в Северных морях произошло из-за отравления их инсектицидом. В организмах голландских тюленей их в 10 раз больше, чем в тюленях Германии и Дании. Это приводит к уменьшению их рождаемости. При содержании в водоемах 0,02-0,03 мг/л фенолов происходит полная потеря вкусовых и товарных качеств рыбы. Вредные свойства фенолов для водных бактерий проявляются при концентрациях в 10 раз меньших, чем для рыб. Смыв пестицидов, минеральных и органических удобрений. При неправильном хранении и внесении в почву пестицидов, минеральных и органических удобрений возможен смыв их ливневыми водами в водоемы и водотоки. Поступление в водоемы пестицидов ведет к болезням и гибели гидробионтов. Загрязнение вод биогенными элементами и органическими веществами приводит к эвтрофикации, цветению вод, «красным приливам». Из отраслей сельского хозяйства интенсивно загрязняет водоемы растениеводство, благодаря применению удобрений и пестицидов. Около четверти азотных удобрений, треть калийных и 4% фосфорных удобрений попадает в водоемы. Если в незагрязненных реках средний уровень содержания нитратов составляет 100 мг/л, то в Западной и Центральной Европе – 4500 мг/л, концентрация фосфора в реках этого региона в 2,5 раза выше, чем в незагрязненных водоемах. Возрастание концентрации биогенов приводит к эвтрофикации водоемов. Эвтрофирование (эвтрофикация) – повышение биологической продуктивности водных объектов в результате накопления в воде биогенных элементов под действием антропогенных или природных факторов (Н.Ф.Реймерс). Биогенные элементы – это химические элементы, необходимые для поддержания жизни. Например, повсеместно в Европе наблюдается эвтрофикация поверхностных вод. Анализ проб воды показал, что в 8-28% проб отмечено повышенное содержание нитратов, превышающее национальные нормы. В грунтовых водах такие превышения содержат в 4-18% проб, в частных колодцах – в 11% проб, в системах коммунального водоснабжения в 0-2,8% проб. При эвтрофикации увеличивается количество сине-зеленых водорослей, уменьшается количество О2 и возрастает СО2 и СН4, происходит вторичное загрязнение водоемов токсическими веществами (которое выделяют сине-зеленые водоросли), увеличивается растворимость карбонатов, что вызывает гибель кораллов и других скелетных форм бентоса. В результате эвтрофикации водоемов происходит изменение видового состава рыб в следующей последовательности: лососевые – сиговые – корюшковые – окуневые - карповые. При этом более ценные рыбы заменяются менее ценными. Газодымовые выбросы попадают в водные объекты в процессе механического оседания или с осадками. Они содержат твердые частицы, оксиды серы и азота, тяжелые металлы, углеводороды, альдегиды и др. Оксиды серы, оксиды азота, сероводород, хлороводород, взаимодействуя с атмосферной влагой, образуют кислоты и выпадают в виде кислотных дождей, закисляя водоемы. В развитых промышленных странах с атмосферными осадками в почву, в поверхностные и грунтовые воды поступает ежегодно 3-20 кг/га нитратов. Плотность выпадения аммонийного азота на европейской территории России оценивается в среднем 0,3 т/км2, серы от 0,25 до 2 т/км2. Утечки нефти и нефтепродуктов. Миллионы тонн нефти ежегодно загрязняют морские и пресноводные экосистемы при авариях нефтеналивных судов, на нефтепромыслах в прибрежных зонах, при сбросе с судов балластных вод и т.д. Биохимическое разложение нефти происходит медленно. Даже при благоприятных условиях разложение взвешенной и растворенной в воде нефти происходит в течение 100150 дней. Нефть испаряется. Бензин полностью испаряется с поверхности воды за 6 часов. За 20 дней испаряется 50% сырой нефти. Но наиболее тяжелые нефтепродукты почти не испаряются. Нефть разбивается на мелкие капельки. Нефть достаточно активно взаимодействует со льдом, который способен поглощаться в количествах до 1/4 своей массы. При таянии такой лед становится источником загрязнения водоема. Одна тонна нефти способна образовать на поверхности пленку площадью 10 – 15 км2. В Мировой океан ежегодно поступает более 10 млн. т нефти и нефтепродуктов. В результате нефтяного загрязнения водоемов нарушается энерго-, тепло- и газообмен между атмосферой и гидросферой, уменьшается биологическая продуктивность вследствие гибели планктона, рыб, птиц, млекопитающих. В подземные воды загрязняющие вещества могут проникать различными путями: при просачивании промышленных и коммунально-бытовых стоков из хранилищ, прудовнакопителей, отстойников и др., по затрубному пространству неисправных скважин, через поглощающие скважины, карстовые воронки и т.д. Б) Биологическое загрязнение. Биологическое загрязнение – загрязнение вод патогенными микроорганизмами бактериями, вирусами, простейшими, грибами, мелкими водорослями и др. На экологическое состояние водоемов влияет животноводство. Свиноводческий комплекс на 100 тысяч голов может загрязнять реку так же, как город с полумиллионным населением. Навоз и навозные стоки, попадая в поверхностные и грунтовые воды, вызывают: 1. загрязнение гельминтов; воды патогенными и другими микроорганизмами, яйцами 2. насыщение воды органическими веществами; 3. насыщение воды азотистыми и другими веществами (нитратами, нитритами, фосфором); 4. обсеменение рыб и других водных животных микроорганизмами. Сточные воды животноводческих комплексов содержат много бактерий кишечной группы, которые живут длительное время: сальмонеллы – 2,5 года, микроорганизмы туберкулеза – 475 дней и др. В) Радиоактивное загрязнение. Радиоактивное загрязнение – загрязнение вод радионуклидами. Оно опасно даже при очень малых концентрациях радиоактивных веществ, особенно «долгоживущих» и подвижных в воде радиоактивных элементов (стронций, уран, радий, цезий и др.). Радионуклиды попадают в поверхностные водоемы при сбрасывании радиоактивных отходов, захоронении их на дне и др., в подземные воды – в результате просачивания вглубь земли вместе с атмосферными водами или в результате взаимодействия подземных вод с радиоактивными горными породами. Г) Механическое загрязнение. Механическое загрязнение – загрязнение вод механическими примесями – твердыми частицами (песок, ил, шлам и др.). Свойственно в основном поверхностным водам. При этом наиболее значительно ухудшаются органолептические показатели воды. Д) Тепловое загрязнение. Тепловое загрязнение – это повышение температуры вод в результате их смешивания с более нагретыми поверхностными или технологическими водами (тепловых и атомных электростанций). При повышении температуры происходит изменение газового и химического состава вод, что ведет к размножению анаэробных бактерий и выделению ядовитых газов – сероводорода, метана. Одновременно происходит «цветение» воды вследствие ускоренного развития фитопланктона. Одним из видов загрязнений водоемов является тепловое. Этот вид загрязнения связан со сбором в водоемы нагретых вод, используемых в промышленности. Например, на площадке Кольской атомной станции, расположенной за Полярным кругом, через 7 лет после начала эксплуатации температура подземных вод повысилась с 6ºС до 19ºС вблизи главного корпуса. По существующим санитарным нормам температура водоема не должна повышаться более чем на 3ºС летом и 5ºС зимой, а тепловая нагрузка на водоем не должна превышать 12-17 кДж/м3. Тепловое загрязнение водоемов влияет на состояние биоты. Увеличение температуры воды приводит к нарушению условий нереста рыб, повышению их зараженности теплолюбивыми видами паразитов и т.д. Интенсивность влияния теплового загрязнения зависит от температуры нагревания воды. Для летнего периода установлена характерная последовательность воздействия повышенных температур воды на биоценоз озер и искусственных водоемов: при температуре до 26ºС не наблюдается вредного воздействия; в пределах температуры 26-30ºС наступает состояние угнетения жизнедеятельности рыб; при температуре свыше 30ºС наблюдается вредное воздействие на биоценоз; при температуре 34-36ºС создаются летальные условия для рыб. Из всех видов химического загрязнения водоемов наиболее опасны нефтяное и радиоактивное, что обусловлено свойствами нефти и радионуклидов. Е) Индекс загрязненности воды (ИЗВ). Для оценки качества вод рассчитывается индекс загрязненности воды (ИЗВ). Расчет ИЗВ основан на вычислении среднегодовых концентраций шести ингредиентов: два ингредиента в Беларуси являются обязательными – это растворенный кислород и биологическое потребление кислорода (БПК5). Биологическое потребление кислорода – показатель загрязнения воды, характеризуемый количеством кислорода, которое за установленное время (обычно за пять суток) пошло на окисление химических загрязнителей, содержащихся в единице объема воды. Четыре ингредиента выбираются, исходя из приоритетности превышения ПДК. В Беларуси часто − это азот аммонийный, азот нитратный, цинк, нефтепродукты. Если ИЗВ меньше или равен 0,3, то вода очень чистая; ИЗВ=0,3 –1 - чистая вода; ИЗВ = 1- 2,5 - умеренно загрязненная; ИЗВ = 2,5-4 − загрязненная; ИЗВ = 4-6 – грязная; ИЗВ= 6-10 - очень грязная; ИЗВ больше 10 – чрезвычайно грязная. 4. Экологические последствия загрязнения гидросферы. Последствия загрязнения гидросферы разнообразны, происходят изменения: 1) физических свойств воды (прозрачности и окраски, появление запахов и привкусов); 2) химических свойств (накопление загрязняющих веществ; образование плавающих загрязнений на поверхности водоемов, взвешенных в толще водоемов и отложения на дне); 3) газового состава (уменьшение количества растворенного О2, увеличение количества СО2, СН4). Уменьшение О2 происходит за счет окисления им органических веществ; 4) изменение состояния биоты: эвтрофикация водоемов, накопление химических токсикантов в биоте и мутагенное ее изменение; снижение биологической продуктивности водоемов; появление новых бактерий (в т.ч. болезнетворных); нарушение структуры пищевых цепей. А) Воздействие загрязнения вод на здоровье человека. По оценкам Всемирной организации здравоохранения, 80% всех болезней в мире связано с неудовлетворительным качеством воды. Заболевания, вызванные загрязненной водой, можно объединить в пять групп. Первую группу объединяют заболевания, возникающие при использовании зараженной воды для мытья посуды, продуктов, умывания. Это тиф, холера, дизентерия, гастроэнтерит и инфекционный гепатит. Ко второй группе относятся заболевания кожи и слизистых оболочек, возникающие главным образом при умывании. Это чесотка, конъюктивит, язвы. Третья группа представлена заболеваниями, которые вызываются моллюсками, живущими в воде. Они являются переносчиками такой инфекции как шистосоматоз. Шистосоматоз вызывает лихорадку, боли в печени, сыпь на коже, появление крови в фекалиях. Четвертая группа – это заболевания, вызываемые живущими или размножающимися в воде насекомыми. Они являются переносчиками малярии, желтой лихорадки, сонной болезни. Пятая группа – это заболевания, возникающие из-за несовершенной канализации. Наиболее распространенное из них – нематодоз. Б) Воздействие загрязнения вод на пресноводные экосистемы. Загрязнение пресноводных экосистем приводит к подавлению жизнедеятельности, плодовитости и гибели гидробионтов, нарушению пищевых связей, снижению устойчивости экосистем, эвтрофикации и т. д. Эвтрофикация (эвтрофирование) вод – повышение биологической продуктивности водных объектов в результате накопления биогенных элементов (азота, фосфора, калия и др.) под воздействием естественных и антропогенных факторов. Негативным последствием эвтрофикации является ухудшение физико-химических условий среды обитания рыб и других гидробионтов за счет массового развития фитопланктона, снижения содержания кислорода в воде, разложения отмерших организмов и токсичности продуктов их распада. Эвтрофикация может быть вызвана антропогенными и естественными причинами. Антропогенная эвтрофикация связана с поступлением в водоемы значительного количества биогенных веществ – азота, фосфора и других элементов в виде удобрений, моющих веществ, отходов животноводства, атмосферных аэрозолей и т.д. Сроки протекания естественной эвтрофикации – столетия и тысячелетия, антропогенной – до нескольких десятилетий. Процессам антропогенной эвтрофикации подвержены многие крупные озера (Великие Американские озера, Балатон, Ладожское, Женевское и др.), водохранилища, речные экосистемы, в первую очередь малые реки. На этих реках, помимо катастрофически быстро растущей биомассы сине-зеленых водорослей, с берегов происходит зарастание их высшей растительностью. На пресноводные экосистемы, помимо избытка биогенных веществ, негативное воздействие оказывают и другие вещества: тяжелые металлы (свинец, кадмий, никель и др.), фенолы, СПАВ и др. Так, например, загрязнение этими компонентами Байкала привело к обеднению гидробионтов, уменьшению биомассы зоопланктона, гибели значительной части численности популяции байкальской нерпы и др. В) Воздействие загрязнения вод на морские экосистемы. Ежегодно в океан сбрасывается до 300 млрд. м3 сточных вод, 90% которых не подвергается предварительной очистке. Многие токсичные элементы и соединения (тяжелые металлы, пестициды, бензпирен и др.) аккумулируются в живых организмах с течением времени и по мере продвижения по цепям питания, в результате делая непригодными для промысла рыбу, птиц, морских млекопитающих. Для прибрежных зон океана характерно усиление таких же процессов, как эвтрофикация, цветение вод, «красные приливы», микробиологическое загрязнение. Цветение вод – массовое развитие фитопланктона, вызывающее изменение окраски воды от зеленой и желто-бурой до красной. Оно обусловлено значительным поступлением в водоемы биогенных элементов (азота, фосфора, калия и др.). «Красные приливы» – массовое развитие пирофитовых водорослей, связанное с чрезмерным сбросом в океан органических веществ. Они неоднократно наблюдались у берегов Флориды, Индии, Австралии, Японии, Черного моря и т. д. 5. Защита гидросферы. Поверхностные воды защищают от засорения, загрязнения и истощения. Для защиты от засорения предотвращают попадание в поверхностные водоемы и реки различных строительного мусора, твердых отходов, разработанного грунта и других предметов, негативно влияющих на качество воды, условия обитания рыб и др. Для защиты от истощения контролируют минимально допустимые стоки вод. Для защиты от загрязнения применяют следующие мероприятия: – развитие безотходных и безводных технологий, внедрение систем оборотного водоснабжения, утилизация отходов; – очистка промышленных, коммунально-бытовых и др. сточных вод; – передача сточных вод на другие предприятия, предъявляющие менее жесткие требования к качеству воды и если, содержащиеся в ней примеси, не оказывают вредного воздействия на технологический процесс этих предприятий, а наоборот улучшают качество выпускаемой продукции (например, передача сточных вод химических предприятий на предприятия строительного производства); – закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты (подземное захоронение); – очистка и обеззараживание поверхностного стока городских, промышленных территорий; – канализование и санитарная очистка городов; – создание водоохранных зон. Безотходные и безводные технологии и оборотное водоснабжение. Главный загрязнитель поверхностных вод – сточные воды. Наиболее действенным способом защиты поверхностных вод от загрязнения сточными водами являются безводные и безотходные технологии. На начальном этапе создается оборотное водоснабжение. В его систему включают ряд очистных сооружений и установок, что создает замкнутый цикл использования сточных вод, которые при таком способе все время находятся в обороте и не попадают в поверхностные водоемы. Очистка сточных вод. Существуют различные способы очистки сточных вод: механический, физико-химический, химический, биологический и термический. В зависимости от вида сточных вод их очистка может производиться каким-либо одним или комбинированными способами, с обработкой осадка (или избыточной биомассы) и обеззараживанием сточных вод перед сбросом их в водоем. Механическая очистка основана на процеживании, отстаивании и фильтровании. При этом из сточных вод удаляются нерастворимые механические примеси: песок, глинистые частицы, окалина и др. Физико-химическая очистка предполагает коагуляцию, сорбцию, флотацию, экстракцию и другие методы. Из сточных вод удаляются тонкодисперсные взвешенные частицы, минеральные и органические вещества. Химическая очистка основана на процессах нейтрализации, окисления, озонировании, хлорировании. Сточные воды очищаются от токсичных веществ и микроорганизмов. Биологическая (биохимическая) очистка основана на способности микроорганизмов использовать для своего питания многие органические и неорганические соединения из сточных вод (сероводород, аммиак, нитриты и т. д.). Очистку производят на искусственных сооружениях (аэротенках, метантенках, биофильтрах и др.) и в естественных условиях (поля фильтрации, поля орошения, биологические пруды и др.). При очистке сточных вод образуется осадок, который удаляют для подсушивания на иловые площадки, а потом используют как удобрение. Однако при биологической очистке коммунально-бытовых сточных вод совместно с промышленными сточными водами, которые содержат тяжелые металлы и другие вредные вещества, эти загрязнители накапливаются в осадках и использование их в качестве удобрений исключается. Возникает проблема обращения с осадками сточных вод. К термическим методам прибегают при очистке промышленных сточных вод, содержащих главным образом высокотоксичные органические компоненты, разрушающиеся при высоких температурах. При всех методах очистки сточных вод необходима обработка и утилизация образующихся шламов и осадков (особенно при очистке токсичных промстоков). С этой целью их складируют на специальных полигонах, обрабатывают в биологических сооружениях, перерабатывают с помощью растений (гиацинты, тростник и др.) или сжигают в специальных печах. Закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты (подземное захоронение) осуществляется через систему поглощающих скважин. При этом способе отпадает необходимость в дорогостоящей очистке и обезвреживании сточных вод и в сооружении очистных сооружений. Агролесомелиорация и гидротехнические мероприятия защищают поверхностные воды от загрязнения и засорения. Они предотвращают эвтрофикацию озер, водохранилищ и малых рек, возникновение эрозии, оползней, обрушение берегов, уменьшают загрязненный поверхностный сток. Важную защитную роль на любом водном объекте выполняют водоохранные зоны – это специальные зоны, устраиваемые вдоль берегов рек, озер, водохранилищ. Водоохранные зоны защищают поверхностные воды от загрязнения, засорения, эрозионных наносов поверхностным стоком и истощения. Они создаются на всех водных объектах. Их ширина на реках составляет от 0,1 до 1,5–2,0 км, включая пойму реки, террасы и береговой склон. В пределах водоохраной зоны почва должна быть закреплена растительностью, высажены защитные лесные полосы, запрещается хозяйственная деятельность: распашка земель, выпас скота, применение ядохимикатов, удобрений, производство строительных работ, размещение складов, гаражей, животноводческих комплексов и др. Подземные воды охраняют от загрязнения и истощения. Для защиты от истощения применяют: – регулирование режима водозабора подземных вод; – рациональное размещение водозаборов по площади; – определение величины эксплуатационных запасов как предела их рационального использования, – введение кранового режима эксплуатации самоизливающихся артезианских скважин и др. Для защиты подземных вод от загрязнения применяют две группы мероприятий: профилактические и специальные. Профилактические мероприятия направлены на предупреждение загрязнения. Они предусматривают устройство зон санитарной охраны (ЗСО) – территорий вокруг источников централизованного питьевого водоснабжения, создаваемых для исключения возможности загрязнения подземных вод. Специальные мероприятия направлены на локализацию или ликвидацию очага загрязнения. Они предусматривают изоляцию источников загрязнения от остальной части водоносного горизонта (завесы, противофильтрационные стенки), а также на перехват загрязненных подземных вод с помощью дренажа. Для ликвидации локальных очагов загрязнения ведут длительные откачки загрязненных подземных вод. Основами водного законодательства запрещены проектирование, строительство и ввод в эксплуатацию предприятий, не обеспеченных водоочистными устройствами. Сброс отработанных вод допускается только с разрешения органов, контролирующих качество воды. Контроль качества воды проводят для оценки возможности ее использования для хозяйственно-питьевого, культурно-бытового, рыбохозяйственного и технического назначения. Для оценки качества воды анализируют ее состав и физические свойства. Определяют температуру, запах, вкус, прозрачность, мутность, содержание растворенного кислорода, биохимическое потребление кислорода, кислотность, содержание вредных веществ, а также количество кишечных палочек в одном литре воды. Все приведенные показатели не должны превышать нормативные требования. Основные мероприятия по защите подземных вод заключаются в предотвращении истощения запасов их (путем регулирования водоотбора) и загрязнения. Вопросы: (для контроля знаний) 1. 2. 3. 4. 5. 6. Что такое загрязнение гидросферы? Как классифицируется загрязнение вод? Что такое естественное загрязнение вод? Что такое антропогенное загрязнение вод? Каковы экологические последствия загрязнения вод? Что делается в целях защиты вод от различных видов антропогенного загрязнения? Список используемых источников: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. http://ecology-education.ru/index.php?action=full&id=447 http://ecology-education.ru/index.php?action=full&id=448 http://ecology-education.ru/index.php?action=full&id=397 http://ecology-education.ru/index.php?action=full&id=398 http://ecology-education.ru/index.php?action=full&id=399 http://ecology-education.ru/index.php?action=full&id=449 http://ecology-education.ru/index.php?action=full&id=401 http://ecology-education.ru/index.php?action=full&id=498
