Источники загрязнения водной среды

При использовании в быту и промышленности вода загрязняется веществами минерального и органического происхождении, в результате чего образуются сточные воды. В зависимости от происхождения сточных вод они могут содержать токсичные вещества и возбудители различных инфекционных заболеваний.

Большинство рек, протекающих в зонах крупных промышленных и населенных центров, испытывают высокое антропогенное воздействие из-за поступления в них со сточными водами значительного количества загрязняющих веществ.

Одной из основных проблем является техногенное загрязнение подземных вод. Ливневые стоки с территорий промышленных предприятий и сельскохозяйственных угодий проникают в почву и отравляют воду. Особенно это опасно для районов крупных промышленных центров.

Загрязнение подземных вод в России весьма высоко. Оно связано с деятельностью промышленных предприятий, с сельскохозяйственной деятельностью, с коммунальным хозяйством. Основными веществами, загрязняющими подземные воды, являются соединения азота (нитраты, нитриты, аммиак или аммоний), сульфаты, хлориды, нефтепродукты, фенолы, соединения железа, тяжелые металлы (медь, цинк, свинец, кадмий, кобальт, никель, ртуть или сурьма).

В 63% случаев интенсивность загрязнения подземных вод составляет 1...10 ПДК, в 23% изменяется в пределах 10... 100 ПДК, в 10% превышает 100 ПДК и лишь в 4% интенсивность загрязнения не превышает ПДК.

По своей природе загрязнения сточных вод подразделяются на органические, минеральные, биологические. Органические загрязнения - это примеси растительного и животного происхождения. Минеральные загрязнения - это кварцевый песок, глина, щелочи, минеральные кислоты и их соли, минеральные масла. Биологические и бактериальные загрязнения - это различные микроорганизмы: дрожжевые и плесневые грибки, мелкие водоросли и бактерии, в том числе болезнетворные.

Сточные воды загрязнены различными веществами:

• 1) биологически нестойкие органические соединения;
• 2) малотоксичные неорганические соли;
• 3) нефтепродукты;
• 4) биогенные соединения;
• 5) вещества со специфичными токсичными свойствами, в т. ч. тяжелые металлы, биологически жесткие неразлагающиеся органические синтетические соединения.

Сточные воды многих производств кроме растворимых неорганических и органических веществ содержат коллоидные примеси (взвеси), а также взвешенные грубодисперсные и мелкодисперсные примеси, плотность которых может быть больше или меньше плотности воды.

По характеру загрязнений сточные воды подразделяют на несколько групп.

Тепловое загрязнение происходит при использовании воды для отвода избыточной теплоты. Экологическая опасность теплового загрязнения природных водоемов заключается в возможной интенсификации жизнедеятельности водной биоты и изменение регионального микроклимата.

Загрязнение минеральными солями создают опасность для одноклеточных организмов. Минерализация воды в водооборотных системах приводит к ухудшению технологических показателей. Взвешенные частицы снижают прозрачность воды, ослабляют процессы фотосинтеза, способствуют заиливанию дна. Они являются адсорбентами и комплексообразова- телями для различных загрязняющих веществ. Оседая на дно, они могут стать источниками вторичного загрязнения водной среды.

Загрязнения тяжелыми металлами наносят значительный экологический ущерб, т. к. они признаны одними из самых опасных токсичных элементов.

Органические вещества (красители, фенолы, СПАВ, пестициды и другие ксенобиотики) создают опасность возникновения токсилогической ситуации в водоеме и могут влиять на окислительно-восстановительные процессы.

Загрязнение вод биогенными элементами приводит к возникновению вторичных эффектов самозагрязнения водной среды.

Нефтепродукты образуют пленку на поверхности воды, препятствующую газообмену с атмосферой. Кроме того, в нефтепродуктах аккумулируются гидрофобные загрязняющие вещества, а сами нефтепродукты накапливаются в жировых фракциях гидробионтов.

В бытовых сточных водах содержатся загрязнения минерального и органического происхождения. Те и другие находятся в нерастворенном, растворенном и коллоидном состояниях. Часть нерастворенных загрязнений присутствуют в воде в виде взвешенных веществ. Наибольшую санитарную опасность представляют загрязнения органического происхождения, содержащихся в бытовых сточных водах в среднем 100...300 мг/л. Содержание органических загрязнений, находящихся в растворенном состоянии, оценивается значениями биохимической потребности в кислороде (БПК) и химической потребности в кислороде (ХПК). Бытовые сточные воды имеют БПК = 100...400 мг/л, а ХПК = 150...600 мг/л, и их можно оценить как сильно загрязненные.

Производственные сточные воды различных отраслей промышленности существенно отличаются как по составу загрязняющих веществ, так и по их концентрации.

Загрязненные производственные сточные воды содержат различные примеси и подразделяются на три группы:

• 1) загрязненные преимущественно минеральными примесями (предприятия металлургической, машиностроительной, рудо- и угледобывающей промышленности; заводы по производству минеральных удобрений, кислот, строительных изделий и материалов и др.);
• 2) загрязненные преимущественно органическими примесями (предприятия мясной, рыбной, молочной, пищевой, целлюлозно-бумажной, химической, микробиологической промышленности; заводы по производству пластмасс, каучука и др.);
• 3) загрязненные минеральными и органическими примесями (предприятия нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, текстильной, легкой, фармацевтической промышленности; заводы по производству консервов, сахара, продуктов органического синтеза, бумаги, витаминов и др.).

По концентрации загрязняющих веществ производственные сточные воды разделяются на четыре группы: 1.. .500, 500.. .5000, 5000.. .30 000, более 30 000 мг/л.

По степени агрессивности эти воды разделяют на слабоагрессивные (слабокислые с pH = 6...6,5 и слабощёлочные с pH = 8...9), сильноагрессивные (сильнокислые с pH < 6 и сильнощелочные с pH > 9) и неагрессивные (с pH = 6,5.. .8).

В дождевых водах содержится значительное количество нерастворенных минеральных примесей, а также загрязнения органического происхождения. ВПК дождевых вод достигает 50...60 мг/л.

Все указанные сточные воды требуют обязательной очистки при их отведении в открытые водоемы, так как в них содержатся различные загрязняющие вещества в концентрациях, значительно превышающих предельно допустимые.

Очень остро стоит проблема с загрязнением морской воды коммунально-бытовыми стоками, нефтеразливами с танкеров, сбросными водами от морской добычи нефти и газа. При выбросе нефти в окружающую среду происходит ее контакт с атмосферой или почвенными и природными водами рек и морей.

Основными антропогенными источниками поступления нефти и нефтепродуктов в водную среду являются добыча нефти, ее транспортировка и переработка, береговые сбросы сточных вод и аварийные разливы. Все эти процессы вносят существенный вклад в загрязнение окружающей среды и Мирового океана.

При попадании в морскую акваторию 1 т нефти она уже через 10 мин распространяется по поверхности в радиусе 50 м и толщиной слоя до 10 мм. Затем происходит ее быстрое последующее растекание до площади 12 км² с образованием пленки толщиной менее 1 мм. Далее следует ряд процессов, отображенных на рис. 2.5.

Рис. 2.5. Биогеохимические процессы трансформации и переноса нефти в море

Эмульсии типа «нефть в воде» представляют собой диспергированные в воде капельки нефти. Они малоустойчивы, во времени происходит их дальнейшее диспергирование вплоть до образования микроскопических капель. При этом ускоряются процессы разложения нефти. Химические превращения нефти на поверхности и в толще воды носят окислительный характер и часто сопровождаются фотохимическими реакциями. Конечные продукты окисления (гидроперекиси, фенолы, карбоксильные кислоты, кетоны и альдегиды) имеют повышенную растворимость в воде и высокую токсичность. Часть нефти (до 10...30 %) сорбируется на твердых частицах взвесей, присутствующих в воде, и осаждается на дно.