Источники загрязнения гидросферы

Основными антропогенными источниками загрязнения поверхностных вод являются: сбросы в водоемы неочищен­ных сточных вод; смыв пестицидов, минеральных и органи­ческих удобрений; газодымовые выбросы; утечки нефти и нефтепродуктов.

Сбросы в водоемы неочищенных сточных вод оказыва­ют наибольшее воздействие на гидросферу. 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 и т.д.

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 гид-робионтов. Загрязнение вод биогенными элементами и орга­ническими веществами приводит к эвтрофикации, цвете­нию вод, «красным приливам».

Газо-дымовые 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.

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.

В подземные воды загрязняющие вещества могут про­никать различными путями: при просачивании промышлен­ных и коммунально-бытовых стоков из хранилищ, прудов-накопителей, отстойников и др., по затрубному простран­ству неисправных скважин, через поглощающие скважины, карстовые воронки и т.д.

Экологические последствия загрязнения гидросферы

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.

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, бензопирен 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 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.

Экологические последствия истощения вод

Истощение вод — недопустимое сокращение их запа­сов в пределах определенной территории (для подземных вод) или уменьшение минимально допустимого стока (для поверхностных вод).

Истощение подземных вод возникает в результате ин­тенсивной добычи подземных вод в районах водозаборов, а также значительного водоотлива при строительстве шахт и карьеров. Это нарушает естественно сложившуюся взаи­мосвязь поверхностных и подземных вод. Истощение под­земных вод приводит к ухудшению речного стока, иссуше­нию родников, ручьев и небольших рек, снижению уровня подземных вод, иссушению и опустыниванию территорий, гибели растительности.

Истощение поверхностных вод возникает в результа­те безвозвратного изъятия вод рек и других водных объек­тов на орошение, промышленное производство, коммуналь­но-бытовые нужды и т.д. Это приводит к снижению поверх­ностного стока, истощению малых рек и озер, регрессии морей, дефициту пресной воды.

На территории России поверхностный сток воды рас­пределяется крайне неравномерно. Около 90% выносится в Северный Ледовитый и Тихий океаны, а на бассейны внут­реннего стока (Каспийское и Азовское море), где прожи­вает свыше 65% населения России, приходится менее 8% общего годового стока. В этих районах проблема истоще­ния поверхностных вод проявляется наиболее остро. В свя­зи с этим периодически рассматриваются предложения по переброске вод северных рек на юг. Однако этот проект чрезвычайно дорогостоящ и имеет трудно прогнозируемые экологические последствия.

Изъятие на хозяйственные цели большого количества воды из впадающих в водоемы рек может привести к их истощению. Примером может служить регрессия (отступ­ление) Аральского моря. Его уровень с 60-х гг. XX в. ката­строфически понижается в связи с недопустимым объемом забора воды из питающих Арал рек — Амударьи и Сырдарьи. Осушенное дно Аральского моря становится сегодня крупнейшим источником пыли и солей. В дельте Амударьи и Сырдарьи на месте гибнущих тугайных лесов и тростни­ковых зарослей появляются бесплодные солончаки.

Защита гидросферы

Поверхностные воды защищают от засорения, загряз­нения и истощения. Для защиты от засорения предотвра­щают попадание в поверхностные водоемы и реки различ­ных твердых отходов и других предметов. Для защиты от истощения контролируют минимально допустимые стоки вод. Для защиты от загрязнения применяют следующие мероп­риятия:

• развитие безотходных и безводных технологий и оборотного водоснабжения;

• очистка сточных вод (промышленных, коммунально-бытовых и др.);

• закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты (подземное захоронение);

• очистка и обеззараживание поверхностных вод, ис­пользуемых для водоснабжения и других целей.

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, озонирования, хлорирования. 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.). 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.

Водоохранные зоны защищают поверхностные воды от загрязнения, засорения 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 этих зон запрещается распашка земель, выпас скота, применение пестицидов и удобрений, строительные

работы 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.