7.3. Загрязнение вод

Вода – одна из наиболее важных жизнеобеспечивающих природных

сред. Она является составной частью биосферы и обладает целым рядом аномальных свойств, влияющих на протекающие в экосистемах

физико-, химические и биологические процессы. Объем пригодной для использования пресной воды со­ставляет процента общего запаса гидросферы (4 млн куб.км). Причем потребление воды население земного шара непрерывно растет. Так, если в 1900 оно составляло 579 км^3/год, то в

2000 г оно достигло 3940. Эта ничтожная часть водных ресурсов подвергается наиболее интенсивному воздействию.

Водная среда как и воздушная загрязняется человеком. Так, по данным Росгидромета, за 1 половину 2003 г. было зафиксировано 1197 случаев экстремально высокого и высокого загрязнения водных объектов.

Источники загрязнения вод :

1. Патогенные микроорганизмы, приводящие к возникновению передающихся с водой инфекционных заболеваний.

2. Поглощающие кислород вещества, которые уменьшают содержание кислорода в водоемах.

3. Питательные вещества, которые поддерживают рост нежелательных растительных организмов и микробов в водоемах.

4. Тепловой выброс, который снижает способность воды к удержанию кислорода.

5. Нетоксичные химикаты, такие как соль, которые снижают полезность водопотребления.

6. Жидко-углеводородные соединения (нефть…), которые препятствуют проникновению воздуха и света в водоемы.

Опасны не только первичные загрязнения поверхностных вод, но и вторичные, образовавшиеся в результате химических реакций веществ в водной среде. Так, в результате распада фенолов и хлоридов в воде образуются диоксины.

Основная причина загрязнения воды – сброс не до конца очищенных вод коммунальных и промышленных объектов, а также неочищенные талые, дренажные воды и воды оросительных систем.

Не менее интенсивно, чем промышленность, воду загрязняет деятельность сельского хозяйства с его массовым содержанием скота, интенсивным внесением в почву удобрений и использованием средств защиты от вредителей. Наконец, бытовые сбросы тоже вносят вклад в общее загрязнение вод. Их наличие может вызывать вспышки разнообразных эпидемических заболеваний среди населения и животных. 70% речного стока сегодня не годится для питья без соответствующей очистки. До сих пор в России не имеют централизованной канализации, отводящей сточные воды, 5 % городов, 39 % поселков городского типа и 96 % — сельских населенных пунктов. В итоге 40 процентов всех стоков сбрасываются в водоемы без очистки. По данным правительственной комиссии по жилищной политике более 40% водопроводов с забором из поверхностных водных источников, обеспечивающих 68% потребностей в воде в городах и поселках городского типа и около 65% в сельской местности, не имеют необходимого комплекса очистных сооружений и не обеспечивают полноты обеззараживания и очистки воды. А отсюда кон­центрация некоторых тяжелых металлов в реках превы­шает ПДК в десятки раз. При попадании в водоемы загрязняющих веществ нарушается экологический баланс и снижается видовое разнообразие организмов. Ежедневно в воду в среднем попадает только органических загрязняющих веществ из расчета 180 г на одного человека. Для разрушения такого количества органики требуется 60 кг кислорода при тем­пературе 20° в течение пяти суток. В норме на животных (усредненные) предусмотрено в 13 раз больше кислорода, чем на человека.

При воздействии органических соединений происходит биологическое заражение воды — пищевые предприятия, бани, молочные, сахарные заводы, целлюлезные комбина­ты, животноводство, птицеводство. В результате возник­новение таких заболеваний, как гепатит, холера, тиф, ди­зентерия, кишечные инфекции. Растворенные в воде ве­щества мигрируют, вступают в химические реакции, об­разуя новые, которые по пищевым цепям поступают в че­ловека и в биоорганизмы. Угнетается физиологическая активность и продуктивность водорослей, составляющих биологическую активность любой экосистемы.

Особую форму органических загрязнений составляют фе­калии, т.к. они содержат патогенные микробы, присущие организмам человека и животных, например, кишечные палочки.

При сильном загрязнении воды мочой и навозной жи­жей в ней оказывается большое количество мочевины. Из такой смеси выделяется аммиак, и вода может оказаться токсичной. При растворении в крови аммиак создает ще­лочную среду и растворяет белки, нанося этим непоправи­мый вред организму. При попадании аммиака в пруды он может вызывать массовую гибель живых организмов. В Каспий из Азово-Черноморского бассейна по Волго-Донскому каналу с балластными водами танкеров попадают вселенцы, которые конкурируют за корм с рыбами, быстро размножаясь. Исчезает в Каспии килька - дешевый морепродукт. Грибовик в Черном море из Мраморного в 1990 г. Достиг общей массы 10 млрд т. Ряд синтетических материалов, попадая в окружаю­щую среду, плохо поддается разложению, накапливаясь в опасных концентрациях. Нефтепродукты, попадая в воду, образуют тонкую пленку на поверхности воды. Вода стано­вится непригодной для использования при попадании 1 мл нефти на 10 л воды. Затрудняется газообмен между водой и воздухом. Живые организмы, находящиеся под нефтя­ной пленкой, постепенно задыхаются. Птицы гибнут от переохлаждения, т.к. нефть лишает их пух теплозащит­ных свойств. Создается угроза рыбным промыслам. Ра­створимые в воде окисленные компоненты нефти обладают токсическими свойствами, препятствуют газообмену между водой и атмосферой, что снижает степень насыщенности воды кислородом.

К долгоживущим органическим веществам относятся также фенолы, целлюлоза, хлорорганические пестициды, поверхностно-активные вещества, используемые как мою­щие средства.

Неорганические остатки. Если органические соедине­ния природного происхождения относительно быстро раз­рушаются в воде микроорганизмами, то для разрушения синтетических органических соединений им не хватает многих специфических ферментов. Результат воздействия неорганических соединений - химическое заражение воды. С проблемой загрязнения воды неорганическими остатка­ми приходится встречаться в основном при воздействии хлоридов, минеральных удобрений, соединений тяжелых металлов и кислот. Реки загрязняются солями в период весеннего сброса снега с улиц. Вода в реках с содержанием солей более 200 мг/л соленая либо горькая на вкус. Огра­ничено использование ее в этот период для парников и оранжерей. Проблема засоления оказывает большое влияние на орошаемые земли.

Из удобрений наибольшее воздействие оказывают нит­раты. Проникая с водой и пищей в организм человека, восстанавливаясь в нем до нитритов, они через железо препятствуют связыванию кислорода гемоглобином. В ре­зультате возникают симптомы кислородной недостаточно­сти, приводящей к цианозу (синюхе). При изменении струк­туры железа гемоглобина на 60-80 % наступает смерть. Особенно чутко на избыток нитратов реагируют младенцы в первые недели своей жизни. Кроме этого, нитриты в кислой среде желудка образуют азотистую кислоту, обла­дающую мутагенным действием.

Тяжелые металлы, такие как ртуть, марганец, попадая через планктон,

рыбу в пищу, концентрируется в организме человека, достигая токсической концентрации. Осо­бое внимание необходимо обращать на наличие тяжелых металлов в растениях, потребляемых в пищу. Растения могут нормально развиваться благодаря наличию специ­фического механизма самообеззараживания даже при кон­центрациях в них тяжелых металлов, которые для чело­века являются токсичными.

Растворенный в воде кислород является главным условием выживания водорослей и животных организмов. Потребляющие кислород отходы – это разложившиеся органические вещества, содержащиеся в промышленных стоках. Если уровень кислорода опускается ниже 4-5 мг/л, рыбы и другая водная фауна оказываются под угрозой, начинается сокращение количеств организмов, способных к выживанию. Рыбы погибают или мигрируют. В воде появляются нежелательные запахи, привкус и окраска воды.

Определенную опасность для внутренних водоемов пред­ставляют кислотные дожди, а также кислоты почв, содер­жащих сырой гумус. Кислотные дожди являются результатом того, что оксиды N и диоксиды S реагируют с атмосферой и возвращаются на землю в виде твердых осадков либо дождя, снега и тумана. Примеси может отнести от источника на сотни километров. Рыба в воде может обитать только в интервалах рН 5,0- 8,5, в то время как неорганические кислоты, попадая в большом количестве в воду, могут доводить рН водной среды до 11,0.

Физическое загрязнение связано с выбросом тепла в воду. При увеличении температуры происходит уменьшение количества кислорода в связи со снижением его растворимости. А это замедляет процесс самоочищения водо­емов от растворенных в воде органических соединений. Тепловые выбросы имеют в основном промышленное происхождение. Так, например, АЭС при работе нагревает 150 тыс м³/час охлаждающей воды на 10⁰ при прохождении ее через охладители.

Попадание различных взвесей приводит к изменению про­зрачности воды. В воде, бедной кислородом, встречаются сульфатбактерии, вырабатывающие сероводород. Поэтому грязь и илы в этих местах окрашены в характерный чер­ный цвет.

Свою долю в ухудшение водного баланса вносит урбанизация. Застройка пригородных районов сокращает пространство, которое могло бы принять на себя потоки воды. Ограничивается просачивание воды в почву.

В общем количестве воды, подаваемой населению Рос­сии, 68 % составляют воды из поверхностных источников и 23 % — из подземных. Грунтовые воды по качеству превосходят поверхностные. Более 40 % действующих систем водоснабжения и канализации исчерпали свой ресурс и требуют замены. Более 20 % воды теряется из-за утечек в водопроводных линиях жилищного фонда.

Хотя 90 % используемой в питьевых целях поверхно­стных вод подвергается обработке, из-за повышенного заг­рязнения водоисточников нефтепродуктами, тяжелыми ме­таллами и другими вредными примесями, применяемые тех­нологии водоподготовки, особенно система хлорирования, недостаточно эффективны. Качество питьевой воды не со­ответствует гигиеническим требованиям в 29 % случаев, по микробиологическим показателям - в 11 %, В 5 % -вероятность наличия патогенной микрофлоры, а в 0,07 % она обнаружена. 64% открытых источников водоснабжения содержат возбудителей паразитарных заболеваний. Доказано. Что хлорирование, повсеместно используемое для обеззараживания воды, ведет к образованию десятков опасных (канцерогенных, токсичных, кумулятивных) веществ.

На юге России характерно присутствие в воде железа и марганца, которое обусловливают повышенные уровни цветности и мутности, что вызывает обоснованные жало­бы населения. В Ростовской области экологическая

напряженность в водоснабжении обусловливается повышенной жесткостью, высокой минерализацией, мутностью воды, а также избытком содержания марганца и токсикантов, ко­торые в 1,2—2 раза превышают нормированные показате­ли. В сельской местности 1,1 млн человек используют воду не питьевого качества из децентрализованных источников.

Заболевания, вызываемые недоброкачественной водой, возникают в результате воздействия, в первую очередь ин­фекционных агентов. Это острые кишечные инфекции, брюшной тиф, гастроэнтериты, гепатит, кожные инфек­ции. Основная проблема - желудочно-кишечные заболе­вания. Ростовский НИИ микробиологии выявил устойчивую связь повышенного уровня заболеваемости в г. Цимлянске в 2-3 раза с превышением ПДК по хлорорганическим соединениям, алюминию, железу, марганцу и нефтепродуктам в питьевой воде.

Растворимые в воде соли алюминия могут удерживать­ся в пищеварительном тракте. При их длительном нахож­дении в организме возможно нарушение обмена кальция и фосфора, сопровождающееся размягчением костей.

Несовершенны у нас стандарты, регулирующие каче­ство питьевого водоснабжения. В РФ контроль питьевой воды осуществляется по 96 нормативам. ВОЗ требует по 100. В США - по 300. В этом отношении дело в слабом техническом оснащении контролирующих служб. Проведенные исследования показали, что 69% веществ в поверхностных водах вообще не имеют нормативов (в водопроводной воде – 52%).

Радиационная безопасность питьевой воды определяется ее соответствием нормативам по общей α- и β-активности, предельные значения которых не должны превышать 0,1 и 1,0 Бк/л соответственно.

В стране остро стоит проблемы необходимости вторичного использования сточных и технических вод при соответствующей очистке.