Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Социальная экология. Взаимодействие общества и природы. Учебное пособие

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
08.09.2026
Размер:
2 Мб
Скачать
☆
§ 10. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОД 121
нии2%—влегких. Остальные органы и ткани содержат кад мий в небольших количествах. Белок в моче — симптом хро нического отравления кадмием, который, кстати, является причиной образования камней в почках. С кадмием связано специфическое заболевание костной ткани (остеомаляция), ко торое получило в Японии название «итай-итай». Этот недуг выражается в чрезмерной хрупкости и ломкости костей. На пример, перелом ребра может случиться уже при глубоком вдохе. Причиной «итай-итай» в Японии явилось загрязнение воды на рисовых полях кадмием, который входил в состав фунгицидов.
Кадмий способен повышать кровяное давление и обладает канцерогенными свойствами. Причем в отличие от других тя желых металлов, «специализирующихся» на тех или иных ви­дах рака, кадмий стимулирует все его формы
1
. Подобно свин­цу, ртути и мышьяку, кадмий способен нарушать обмен ве­ществ. Кроме того, он способен вызывать острые и хрониче­ские респираторные заболевания.
Безопасный уровень для кадмия в питьевой воде (ПДК)
составляет 0,01 мг/л (или1·10
–6
%). Кадмий поступает в водо­емы со стоками гальванических цехов, с удобрениями (в кото­рых его содержание превышает обычно8·10
–4
%), с осадками из атмосферы, куда он попадает при сжигании пластмассового мусора, и т. д.
-
-
-
-
-
6. Микробиологическое загрязнение вод
Болезнетворные микробы и вирусы попадают в водоемы в больших количествах со сточными водами предприятий, с коммунально-бытовыми стоками, со стоками с животновод ческих комплексов и т. д. К наиболее распространенным вод ным инфекциям относятся: холера, бациллярная дизентерия, брюшной тиф, паратиф, гастроэнтерит, детская диарея, лепто спироз. Установлено также, что с загрязнением воды могут быть связаны вспышки инфекционного гепатита, некоторые гельминтозы (аскаридоз, описторхоз, эхинококкоз и др.). В юж ных странах с загрязненной водой связано такое широко рас
1
Бондарев Л. Г. Ландшафты, металлы и человек. — М., 1976. — С. 41.
-
-
-
-
-
122 ГЛАВА IV. ВОДА
пространенное паразитарное заболевание, как шистосоматоз (иногда употребляется термин «шистосомоз»). По примерным оценкам, шистосоматозом в мире страдает свыше 200 млн че ловек.
Нарастающее загрязнение поверхностных вод делает все более вероятными вспышки инфекционных заболеваний. В ря де стран снова появились холера и брюшной тиф. Неудержимо распространяется инфекционный гепатит. В значительной мере это связано скорее всего с тем, что возможности иммуни зации против вирусов инфекционного гепатита пока ограниче
1
íû
. К тому же активность возбудителей заболевания настоль ко высока, что даже единичные копии вируса могут вызвать инфекционный процесс.
Заболевания, связанные с употреблением загрязненной питьевой воды, широко распространены в развивающихся и слаборазвитых странах. Например, в Африке, Азии и Латин­ской Америке ежегодно поражаются амебиазом (амебная ди­зентерия) сотни миллионов человек, различными формами тифа — не менее 1 млн человек, полиомиелитом — около 100 млн человек. Но особенно частыми являются случаи диа­реи (3–5 млрд в год). Причем в 5–10 млн случаев наступает смертельный исход.
Одна из наиболее крупных эпидемий инфекционного ге­патита произошла в Дели (Индия) в 1955–1956 годах, когда было зарегистрировано 97 тыс. случаев заболевания. Инфек ционные заболевания, вызванные плохим качеством питьевой воды, в Индии довольно часты. Общие потери рабочего време ни в связи с этими заболеваниями — около 75 млн человеко­дней в год.
В 1961–1973 годах более чем в 40 странах мира, в том чис ле европейских, наблюдалась эпидемия холеры. Возникнув в одном из районов Юго-Восточной Азии (острова Сулавеси, Калимантан, Филиппины), холерный вибрион типа «Эль-Тор» в течение последующих пяти лет поразил Индию и страны Среднего Востока. В 1970 году болезнь достигла Северной
-
-
-
-
-
-
-
-
1
Сергеев Е. П., Можаев Е. А. Санитарная охрана водоемов. — М.,
1979. — Ñ. 38.
§ 10. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОД 123
Африки и, перебравшись через Средиземное море, захватила некоторые районы Южной Европы (Испания, юг Италии). Случаи заболевания холерой были зарегистрированы также в Закавказье, на юге Украины, на Кубани и в низовьях Волги
1
Продвижение эпидемиологической волны холеры столь дале ко на север в XX веке произошло впервые.
Многие возбудители заболеваний, в том числе холерный вибрион, используют воду как непосредственную среду обита ния. Однако в ряде случаев в водоемах обитают животные — носители патогенных микроорганизмов, выступающие в роли их промежуточного хозяина. Хорошо известным примером та кого рода заболеваний является малярия. Переносчиками в этом случае выступают малярийные комары (из рода Anopheles).
В случае шистосоматоза роль промежуточного хозяина выполняют моллюски (водные улитки). Эти животные обита­ют обычно в ирригационных системах и водохранилищах.
Внутри моллюсков происходит развитие личинок гель­минтов-шистосом. Достигнув определенной стадии развития, личинки шистосом (церкарии) покидают тело моллюска и пе­реходят в воду. Церкарии способны проникнуть сквозь кожу человека при работе на рисовых полях, во время рыбной лов­ли, при купании, стирке или мытье посуды и т. д. Пройдя ряд стадий в организме человека, церкарии превращаются в гель­минтов, которые поселяются в венозной системе тазовых орга­нов, а особенно органов выделения. Яйца гельминтов, облада ющие жесткой оболочкой, способны повреждать стенки ки шечника, мочевых путей и мочевого пузыря. Болезнь может поразить также селезенку и печень.
Для средних широт более типичными являются инфекци онные заболевания. Опасность инфекционных заболеваний во дного происхождения измеряют обычно количеством бакте рий (точнее, их колоний)в1лводе. Объектом наблюдения яв ляются, как правило, бактерии группы кишечной палочки, от личающиеся устойчивостью против обеззараживающих аген тов (например, хлора). Количество кишечных палочекв1л воды именуется коли-индексом. Иногда используется показа
.
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
Здоровье и окружающая среда. — М., 1979. — С. 35.
124 ГЛАВА IV. ВОДА
тель, обратный коли-индексу, так называемый коли-титр: наи меньший объем воды в миллилитрах, в котором обнаружива ется одна кишечная палочка. В чистых водоемах коли-титр обычно не падает ниже единицы
7. Поверхностно-активные вещества (ПАВ)
1
.
Основная причина, по которой поверхностно-активные ве щества получили широкое распространение в производствен но-хозяйственной деятельности, состоит в том, что они обла дают свойством уменьшать поверхностное натяжение жидко стей, в которых они растворяются. При этом образуются эму льсии или суспензии, в которых в качестве дисперсной фазы оказываются различные загрязняющие вещества, для удаления которых собственно и применяются ПАВ. При взаимодейст­вии ПАВ с водой образуются щелочные растворы (при этом снижается жесткость воды), в которых моющие свойства ПАВ проявляются особенно эффективно. Естественно, что поверх­ностно-активные вещества включаются в состав синтетиче­ских моющих средств, широко применяемых в легкой про­мышленности (текстильной, меховой, кожевенной и др.). Кро­ме того, ПАВ используются при получении полимеров, в со­ставе буровых растворов, для заводнения нефтяных пластов, борьбы с отложениями парафина, при флотационном обогаще­нии руд и во многих других технологических процессах.
В зависимости от того, где применяются ПАВ, в состав которых могут включаться разнообразные компоненты: отбе ливатели, ферменты, ингибиторы коррозии, душистые вещест ва и т. д. Наиболее известны следующие классы ПАВ: анион активные, катионактивные и неионогенные.
Анионактивные ПАВ включаются в состав большинства моющих средств, в частности, в состав бытовых стиральных порошков. Именно этот класс ПАВ стал использоваться рань ше других и до сих пор удерживает лидерство по широте при менения. Наиболее известное вещество из упомянутого клас са — линейный алкилсульфонат, вошедший в употребление с 1960-х годов.
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
Охрана водных ресурсов. — М., 1979. — С. 57.
§ 10. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОД 125
Катионактивные ПАВ распространены гораздо меньше, они дороже анионактивных. Их особенность заключается в том, что они обладают антибактериальными свойствами. Не которые из веществ этого класса используются в текстильной промышленности для придания мягкости тканям.
Группа неионогенных веществ по объему производства составляет около 10 % от всех остальных ПАВ (производство катионактивных ПАВ составляет лишь доли процента). Если первые две группы ПАВ (анионактивные и катионактивные) включают в свой состав натрий, серу, фосфор, иногда азот, га логены или кислотную группу, то неионогенные вещества не содержат ничего, кроме углерода, водорода и кислорода. Это практически чистые углеводороды, которые используются главным образом для промышленных целей и реже в моющих средствах. Наблюдаемый рост применения неионогенных ПАВ в моющих средствах объясняется тем, что они (в отличие от традиционных катионактивных ПАВ) хорошо очищают гидрофобные волокна, которые все чаще начинают использо­ваться в новых тканях. Таковыми, в частности, являются ак­тивно отталкиваюшие воду полиамидные и полиэфирные во­локна.
Проблема загрязнения вод, связанная с применением ПАВ, хотя и возникла раньше многих других, до сих пор не ре­шена.
Некоторые вопросы частного порядка удалось решить из менением химической структуры ПАВ. Например, применяе мый до начала 1960-х годов алкилбензолсульфонат, отличаю щийся низкой скоростью разложения в водоемах, был заменен легко поддающимся разложению уже упоминаемым выше ли нейным алкилсульфонатом, химическая структура которого отличается от алкилбензолсульфоната только отсутствием бензольного кольца между атомом серы и предельным углево дородным радикалом.
Для повышения активности детергентов в состав ПАВ ча сто вводят полифосфатные связывающие агенты, обычно три полифосфат натрия. Положительной стороной фосфорных компонентов в моющих средствах является их способность к гидролизации (реагировании с водой). К тому же в результа
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
126 ГЛАВА IV. ВОДА
те процессов гидролизации триполифосфаты превращаются в смесь нетоксичных монофосфатов типа H
2
PO
-
è HPO
4
4­4
Однако, хотя эти продукты гидролиза нетоксичны для челове ка и водных животных, они стимулируют рост водных расте ний, что приводит к эвтрофикации водоемов.
Найти подходящую во всех отношениях замену триполи фосфатам в качестве связывающего агента в составе ПАВ пока не удается.
Присутствие в воде ПАВ ухудшает ее органолептические характеристики, появляются различные привкусы и запахи. Наличие ПАВ в водоемах приводит к появлению стойких скоплений пены, ухудшению работы биохимических механиз мов самоочищения водной среды. В результате происходит на растание общего загрязнения водоемов, ухудшается качество воды. Более того, загрязненная поверхностно-активными ве­ществами вода труднее поддается очистке. При прохождении через очистные сооружения такой воды резко уменьшается эф­фективность фильтровальных установок и, таким образом, снижается качество очистки.
Замечено, что негативное воздействие ПАВ на состояние водной системы существенно возрастает с увеличением соле­ности воды. Например, если соленость воды достигает 26 ‰ (промилле), а содержание ПАВ 10 мг/л, то наступает массовая гибель рыб из-за резкого падения поверхностного натяжения воды.
.
-
-
-
-
-
§ 11. Истощение водных ресурсов
1. Уменьшение речного стока
Наиболее чувствительны к антропогенному воздействию малые реки (длиной до 100 км). Их состояние является, пожа луй, самым наглядным показателем нарастающей тенденции истощения водных ресурсов. Во многих регионах нашей стра ны сеть малых рек становится все более редкой. Часть малых рек вообще исчезает с географической карты. За последние
20–30 лет во многих областях России количество малых рек и водотоков уменьшилось на 10–30 %. Высохшие русла малых
-
-
§ 11. ИСТОЩЕНИЕ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ 127
рек становятся неотъемлемым элементом многих ландшафтов, особенно промышленно освоенных районов. Наиболее суще ственное воздействие на снижение стока малых рек оказывают сельскохозяйственная деятельность и вырубка лесов. К обез воживанию рек приводит также чрезмерный водозабор на про мышленно-хозяйственные нужды, создание глухих плотин.
Больше всего страдают от заиления малые реки. Оно про исходит прежде всего на равнинных реках, при одновремен ном усилении эрозии почв на водосборах — из-за их распаш ки. Перегораживание водотоков глухими земляными плотина ми (число таких плотин на малых реках иногда исчисляется десятками) еще более усиливает этот эффект. В межень (когда уровень воды минимален) большинство малых сильно заилен ных рек фактически перестает существовать
1
.
Качественное истощение малых рек (то есть уменьшение объемов чистой воды) приобрело массовый характер. Можно привести множество примеров, когда объем сбрасываемых в малые реки сточных вод сопоставим с величиной речного стока. В таком положении находятся некоторые реки индуст­риального Урала, Сибири и Дальнего Востока, а также реки, протекающие в черте средних и крупных городов.
Еще одно тревожащее обстоятельство — нарастающая тенденция безвозвратного водопотребления из малых рек. В европейской части России оно составляет более 12 %,авта­ких районах, как Центральный, Центрально-Черноземный, По волжский, Северо-Кавказский колеблется от 20 до 60 %. При чем в Северо-Кавказском и Поволжском районах уже сущест вует дефицит водных ресурсов малых рек — их оказывается недостаточно для полного покрытия хозяйственных потребно
2
ñòåé
.
Уменьшение водности малых рек изменяет гидрологиче ские характеристики водосборного бассейна в целом. Напри мер, исследования состояния бассейна Дона выявили четкую
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
Ткачев Б. П., Булатов В. И. Малые реки: современное состояние и
экологические проблемы. — Новосибирск, 2002. — С. 27–29.
2
Разин М. В., Введенская Э. Д., Соколовская Л. Н. Водные ресурсы ма лых рек // Малые реки. — Вопросы географии. — 1981. — Сб. 118. — С. 31–32.
-
128 ГЛАВА IV. ВОДА
тенденцию сокращения речного поверхностного стока в масш табах бассейна на 15%влесостепной зоне и до 35 % в степной зоне за время с 1980 года. В отдаленной перспективе это со кращение может возрасти до 25 и 50 % соответственно
1
.
Самой водоемкой отраслью является сельское хозяйство, на нужды которого забирается 60 % и более от общего водоза бора. Испарение, фильтрация через земляные стенки каналов, практика сброса «лишних» вод привели к тому, что КПД оро сительных систем составляет лишь около 60 %. В большинст ве случаев нормы полива явно завышены, но даже они пере крываются на 30–40 %. Все это негативно сказывается даже на судьбе крупных рек. Наиболее ярким примером является со временное состояние Сырдарьи и Амударьи, воды которых практически не доходят до Аральского моря. Они почти цели­ком расходуются на орошение. Приблизительно до начала 1960-х годов эти реки еще были полноводны, поставляя в Арал около 56 км
3
воды в год. Но уже к 1987 году уровень Арала упал на 14 м, а поверхность моря сократилась вдвое. В 1983 го­ду в нем последний раз проводился промышленный лов рыбы. В 1989 году (за первые 9 месяцев) Аральское море не получи­ло ни одного кубического километра воды, и его уровень сни-
2
зился
еще на 70 см. При этом законным кажется вопрос, по­ставленный в свое время В. М. Котляковым: зачем сбрасывать коллекторно-дренажные воды в Сарыкамышскую впадину (где образовалось озеро объемом 30 км
3
), когда можно их напра
вить снова в Арал? Соленые дренажные воды Арал не испор
3
тят, к тому же он совсем рядом
. Правительственным поста новлением, принятым специально по району Аральского моря в сентябре 1987 года, предусматривалось увеличение стока Амударьи и Сырдарьи до 15–17 км
3
ê 2000 ãîäó è äî 20–21 êì
к 2005 году. Причем в этих цифрах учитывался также объем
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
3
1
Крылова З. А. Влияние агротехнических мероприятий на поверхност ный сток в бассейне Дона // Малые реки. — Вопросы географии. — 1981. — Сб. 118. — С. 178.
2
Яншин А. Л., Мелуа А. И. Уроки экологических просчетов. — М.,
1991. — Ñ. 47.
3
Котляков В. М. Наука. Общество. Окружающая среда. — М.,
1997. — Ñ. 198.
-
§ 11. ИСТОЩЕНИЕ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ 129
коллекторно-дренажных вод. Поставленная задача вряд ли бу дет выполнена в нынешних социально-экономических услови ях. Хорошо уже то, что начиная с 1991 года в Средней Азии приостановлено строительство крупных оросительных систем и расширение массивов орошаемых земель в районе Аральско го моря.
Начиная с 1950–60-х годов отмечается снижение стока всех больших рек на территории России и стран СНГ (Днепра, Дона, Кубани, Днестра, Урала, Терека и ряда других) на 17– 30%всравненииспредшествующей среднемноголетней нор мой. Не миновала этой печальной участи и Волга. Уменьше ние стока Волги по состоянию на 1974 год составило величину 2,8 км
3
(относительно нормы), сохраняя тенденцию к сниже
нию и в последующие годы.
При этом надо иметь в виду, что работа оросительно-об­воднительных систем является распространенной причиной постоянного подъема уровня грунтовых вод. Так, в Саратов­ской области в течение последних 20 лет отмечался непрерыв­ный подъем уровня грунтовых вод, обусловленный орошени­ем земель. Повышение уровня вод составило от 3 до 12 м. По­следние 5–10 лет рост уровня происходит со скоростью до 0,5 м в год. Это угрожает заболачиванием и засолением зе­мель, подтоплением населенных пунктов
1
.
Если взять всю территорию бывшего СССР, то общая оценка снижения стока в 1940 году составила 14 км а к 1975 году достигла 92 км шения стока составляют величину более 2 км
3
/год2. Как видим, темпы умень
3
/ãîä. È åñëè ýòà
3
/ãîä,
тенденция сохранится, то каждые 10 лет мы будем терять по крайней мере 20 км
3
речного стока. Большая часть этих потерь (около 85 %) приходится на южную часть материкового скло на. Для рек, впадающих в Северный Ледовитый океан, эффект составляет не более 15 % общих потерь стока. Однако для этих рек, протекающих в условиях более сурового климата, гораздо
-
-
-
-
-
-
-
-
1
Устинова Г. В., Карпов В. Г. Мониторинг и состояние подземных вод на территории Саратовской области // Стабилизация и улучшение экологи ческого состояния Саратовской области с переходом на модель устойчиво го развития. — Саратов, 1996. — С. 68.
2
Толстихин О. Н. Земля в руках людей. — М., 1981. — С. 73–74.
-
-
130 ГЛАВА IV. ВОДА
существеннее становится качественное истощение вод, обу словленное их устойчивым загрязнением. В условиях Севера расход воды на разбавление сточных вод возрастает в несколь ко раз из-за низкой скорости процессов самоочищения.
2. Основные факторы истощения подземных вод
Истощению подземных вод способствует прежде всего малая скорость водообмена. Как известно, полное возобновле ние (смена) массы подземных вод происходит в течение 1400 лет. Для сравнения напомним, что полный водообмен в руслах рек происходит всего за 16 дней.
Таким образом, подземные воды представляют собой практически невозобновимый ресурс. Их изъятие из недр,
если не проводить меры по искусственной компенсации, со­провождается неуклонным снижением уровня и постепенным осушением водоносного горизонта.
Изъятие подземных вод в больших объемах неизбежно при добыче полезных ископаемых. Так, например, из 77 шахт Кузбасса ежесуточно откачивается 737 тыс. м
3
воды. Потери подземных вод имеют место также при карьерных разработках и на рудниках. В том же Кузбассе объем водоотлива из 24 ка­рьеров и 9 рудников составляет 260 тыс. м 36 тыс. м
3
/сут соответственно1. При этом развиваются обшир-
3
/сут и около
ные воронки депрессии, снижающие производительность во дозаборов в местах, соседствующих с районами добычи полез ных ископаемых.
Полностью осушаются водоносные горизонты на железо рудных месторождениях Курской магнитной аномалии. В Се веро-Уральском бокситоносном районе снижение уровня под земных вод перешло за 300 м.
Обширные воронки осушения образуются также под круп ными городами и в прилегающих к ним районах при интенсив ной эксплуатации подземных вод. Радиус таких воронок мо жет достигать 100 км. Естественным следствием этого являет
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
Территориальная комплексная программа охраны окружающей сре ды Кемеровской области до 2005 года. — Кемерово, 1993. — Т.4и5.— С. 59.
-