Источники загрязнения природных вод - Вода как причина массовых неинфекционных заболеваний

Вода является великолепным растворителем, в котором могут растворяться минеральные и органические вещества, созданные как природой, так и человеком. И в то время в ней могут присутствовать вещества во взвешенном состоянии: частицы песка и глины, коллоидные и механические примеси и живые существа различных форм и размеров. Исходная, чистая вода, попадающая на землю в виде дождя, снега, града, росы, изморози и тумана, насыщаясь различными веществами и организмами, загрязняется и, как правило, становится непригодной для питья или использования в быту без предварительной очистки.

Источниками загрязнения природных вод могут быть как природные объекты, так и объекты, созданные руками человека (рис. 1).

Рисунок 1

В природные водные объекты поступают канцерогенные и другие вредные для здоровья людей вещества. Многие природные вещества в процессе подготовки воды для питьевого водоснабжения могут стать канцерогенными - это вторичное загрязнение природных вод. Водные объекты могут быть загрязнены в результате судоходства, сброса хозяйственно-бытовых и сельскохозяйственных сточных вод. При этом происходит и термическое загрязнение водных объектов. Присутствующие в сточных водах фосфор и азот (температура этих вод, как правило, выше температуры природных вод) способствуют развитию сине-зеленых водорослей. Интенсивное использование воды для охлаждения оборудования также ведет к термическому загрязнению вод, в результате чего повышается их температура, снижается содержание кислорода и, соответственно, способность водоемов к самоочищению.

К антропогенным источникам поступления канцерогенных веществ в природные воды относятся производственные и природные сточные воды, ливневые и талые воды, протекающие по загрязненной территории, хранилища нефтепродуктов, свалки и захоронения твердых и жидких отходов, отвалы шлаков и пепла, хранилища минеральных удобрений, животноводческие комплексы, пыль и стоки автомобильных дорог и т. д. К числу природных источников канцерогенных веществ необходимо отнести залежи горючих ископаемых (сланцы, полиметаллические, асбестосодержащие, селитровые и мышьяковистые руды), геотермальные и минеральные воды. Вещества, поступающие в водные объекты, насчитывают десятки и сотни тысяч наименований. Для того чтобы признать эти загрязнения или вещества, в которые они могут трансформироваться, потенциально опасными для здоровья человека, необходимо проведение специальных исследований. Для всего спектра загрязнений такие исследования провести невозможно. Каждому ясно, как велика роль воды в жизни нашей планеты и, в особенности в существовании биосферы. Биологическая потребность человека и животных в воде за год в 10 раз превышает их собственную массу. Еще более внушительны бытовые, промышленные и сельскохозяйственные нужды человека. Так, "для производства тонны мыла требуется 2 тонны воды, сахара - 9, изделий из хлопка - 200, стали - 250, азотных удобрений или синтетического волокна - 600, зерна - около 1000, бумаги - 1000, синтетического каучука - 2500 тонн воды" (Жуков А. И., Монгайт И. Л., Родзиллер И. Д. Методы очистки производственных сточных вод М.: Стройиздат. 1991 г., с. 16.).

Использованная человеком вода, в конечном счете, возвращается в природную среду. Но, кроме испарившейся, это уже не чистая вода, а бытовые, промышленные и сельскохозяйственные сточные воды, обычно не очищенные или очищенные недостаточно. Таким образом, происходит загрязнение пресноводных водоемов - рек, озер, суши и прибрежных участков морей. Современные методы очистки вод, механической (рис. №2) и биологической (рис. №3), далеки от совершенства.. "Даже после биологической очистки в сточных водах остается 10% органических и 60-90% неорганических веществ, в том числе до 60% азота, 70% - фосфора, 80% - калия и почти 100% солей ядовитых тяжелых металлов".

Загрязнения, большинство которых попадает в результате человеческой деятельности, поступающие в водную среду, классифицируют по-разному, в зависимости от подходов, критериев и задач. Так обычно выделяют три вида загрязнения вод - биологическое, химическое и физическое. Биологическое загрязнение создается микроорганизмами, в том числе болезнетворными, а также органическими веществами, способными к брожению. Главными источниками биологического загрязнения вод суши и прибрежных вод морей являются бытовые стоки, которые содержат фекалии, пищевые отбросы, сточные воды предприятий пищевой промышленности (бойни и мясокомбинаты, молочные и сыроваренные заводы, сахарные заводы и т. п.), целлюлозно-бумажной и химической промышленности, а в сельской местности - стоки крупных животноводческих комплексов. Биологическое загрязнение может стать причиной эпидемий холеры, брюшного тифа, паратифа и других кишечных инфекций и различных вирусных инфекций, например гепатита.

Химическое загрязнение создается поступлением в воду различных ядовитых веществ. Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных химических свойств воды за счет увеличения содержания в ней вредных примесей как неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы, соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора), так и органической природы (нефть и нефтепродукты, органические остатки, поверхностно активные вещества, пестициды). Основные источники химического загрязнения - это доменное и сталелитейное производство, предприятия цветной металлургии, горнодобывающая, химическая промышленность и в большой мере сельское хозяйство. Кроме прямых сбросов сточных вод в водоемы и поверхностного стока, надо учитывать также попадание загрязнителей на поверхность воды непосредственно из воздуха.

В последние годы существенно увеличилось поступление в поверхностные воды суши нитратов из-за нерационального применения азотных удобрений, а также из-за увеличения выбросов в атмосферу с выхлопными газами автомобилей. Это же относится и к фосфатам, для которых, помимо удобрений, источником служит все более широкое применение различных моющих средств. Опасное химическое загрязнение создают углеводороды - нефть и продукты ее переработки, которые попадают в реки и озера как с промышленными сбросами, в особенности при добыче и транспортировке нефти, так и в результате смыва с почвы и выпадения из атмосферы. Чтобы сделать сточные воды более или менее пригодными для использования, их подвергают многократному разбавлению. Но правильнее было бы сказать, что при этом чистые природные воды, которые могли быть использованы для любых целей, в том числе для питья, становятся менее пригодными для этого, загрязненными. Разбавление сточных вод снижает качество воды в природных водоемах, но обычно не достигает своей главной цели - предотвращения вреда для здоровья людей. Дело в том, что вредные примеси, содержащиеся в воде в ничтожных концентрациях, накапливаются в некоторых организмах, употребляемых людьми в пищу. Сначала ядовитые вещества попадают в ткани мельчайших планктонных организмов, затем они накапливаются в организмах, которые в процессе дыхания и питания фильтруют большое количество воды (моллюски, губки и т. п.) и в конечном итоге, как по пищевой цепи, так и в процессе дыхания концентрируются в тканях рыб. В результате концентрация ядов в тканях рыб может стать больше, чем в воде, в сотни и даже тысячи раз.

Физическое загрязнение вод создается сбросом в них тепла или радиоактивных веществ. Тепловое загрязнение связано главным образом с тем, что используемая для охлаждения на тепловых и атомных электростанциях вода (и соответственно около 1/3 и 1/2 вырабатываемой энергии) сбрасывается в тот же водоем. Вклад в тепловое загрязнение вносят также некоторые промышленные предприятия.

При значительном тепловом загрязнении рыба задыхается и погибает, так как ее потребность в кислороде растет, а растворимость кислорода уменьшается. Количество кислорода в воде уменьшается еще и потому, что при тепловом загрязнении происходит бурное развитие одноклеточных водорослей: вода "зацветает" с последующим гниением отмирающей растительной массы. Кроме того, тепловое загрязнение существенно повышает ядовитость многих химических загрязнителей, в частности тяжелых металлов. Загрязнение океанов и морей происходит вследствие поступления загрязняющих веществ с речным стоком, их выпадения из атмосферы и, наконец, благодаря хозяйственной деятельности человека непосредственно на морях и океанах. С речным стоком, объем которого составляет около 36-38 тысяч кубокилометров, в океаны и моря поступает огромное количество загрязнителей во взвешенном и растворенном виде.. По некоторым оценкам, этим путем в океан ежегодно попадает более 320 миллионов тонн железа, до 200 тысяч тонн свинца, 110 миллионов тонн серы, до 20 тысяч тонн кадмия, от 5 до 8 тысяч тонн ртути, 6,5 миллиона тонн фосфора, сотни миллионов тонн органических загрязнителей.

Атмосферные источники загрязнения океана по некоторым видам загрязнителей сравнимы с речным стоком. Особое место занимает загрязнение океана нефтью и нефтепродуктами. Естественное загрязнение происходит в результате просачивания нефти из нефтеносных слоев, главным образом, на шельфе. Наибольший вклад в нефтяное загрязнение океана вносят морские перевозки нефти. Из 3 миллиардов тонн нефти, добываемых в настоящее время, морем перевозится около 2 миллиардов тонн. Даже при безаварийном транспорте происходят потери нефти при ее погрузке и разгрузке, сбрасывании в океан промывочных и балластных вод (которыми заполняют танкеры после выгрузки нефти), а также при сбросе так называемых льяльных вод, которые всегда скапливаются на полу машинных отделений любых судов.

Но наибольший ущерб окружающей среде и биосфере наносят внезапные разливы больших количеств нефти при авариях танкеров, хотя такие разливы и составляют только 5-6 процентов суммарного нефтяного загрязнения. В открытом океане нефть встречается главным образом в виде тонкой пленки (с минимальной толщиной до 0,15 микрометра) и смоляных комков, которые образуются из тяжелых фракций нефти. Если смоляные комки воздействуют, прежде всего, на растительные и животные морские организмы, то нефтяная пленка, кроме того, влияет на многие физические и химические процессы, происходящие на поверхности раздела океан - атмосфера и в слоях, прилегающих к нему. Прежде всего, нефтяная пленка увеличивает долю отражаемой от поверхности океана солнечной энергии и уменьшает долю поглощаемой энергии. Тем самым нефтяная пленка оказывает влияние на процессы теплонакопления в океане. Несмотря на уменьшение количества поступающего тепла, поверхностная температура при наличии нефтяной пленки повышается тем больше, чем толще нефтяная пленка.

Многие страны, имеющие выход к морю, производят морское захоронение различных материалов и веществ (дампинг), в частности грунта, вынутого при дноуглубительных работах, бурового шлака, отходов промышленности, строительного мусора, твердых отходов, взрывчатых и химических веществ, радиоактивных отходов. Объем захоронений составил около 10% от всей массы загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан. Морская среда имеет способность перерабатывать большое количество органических и неорганических веществ без особого ущерба для воды. Но эта способность не беспредельна, поэтому захоронения отходов - вынужденная мера, вызванная несовершенством технологий.

Сброс отходов на дно приводит к длительной повышенной мутности воды, что является причиной гибели от удушья некоторых малоподвижных организмов. Во время сброса и прохождения материала сквозь столб воды, часть загрязняющих веществ переходит в раствор, изменяя качество воды, другая сорбируется частицами взвеси и переходит в донные отложения. Одновременно повышается мутность воды. Наличие органических веществ часто приводит к быстрому расходованию кислорода в воде и не редко к его полному исчезновению, растворению взвесей, накоплению металлов в растворенной форме, появлению сероводорода. Отсюда мы можем сделать вывод, что основными источниками загрязнения природных вод являются:

Промышленность, сбрасывающая в водоемы более 100 млн. куб. км сточных вод, из которых около 10 млн. куб. км - неочищенных или недостаточно очищенных. Сточные воды химических предприятий содержат много фенола, придающего воде резкий неприятный запах и нарушающего биологические процессы в водоемах. Кроме этого, несмотря на применяемые методы очистки промышленных сточных вод, они содержат большое количество тяжелых металлов (ртуть, свинец, кадмий, медь, цинк, мышьяк), сбрасываемых в водоемы предприятиями оборонного комплекса, бумажной промышленности, шахтами, металлургическими заводами и др. Наиболее опасным и распространенным загрязнителем воды является нефть. Пленка нефти изменяет состав спектра и интенсивность проникновения света в воду. Малейшее содержание нефти в воде (0,2-0,4 мт/л) придает ей специфический, ничем не устранимый запах.

Тепловое загрязнение природных вод - результат сброса в водоемы гидростанциями нагретых вод. Это приводит к повышению температуры воды в водоемах на 6-8оC. Площадь пятен нагретых вод в прибрежных районах может достигать 30 км2. Повышение температуры воды препятствует водообмену поверхностных и донных слоев; растворимость кислорода в воде уменьшается, а потребление его возрастает; увеличивается объем фитопланктона и количество водорослей. Коммунальное хозяйство сбрасывает в водоемы фекальные воды, содержащие в своем составе опасные для здоровья яйца гельминтов, болезнетворные микробы и вирусы, вредные химические соединения (предприятия общепита, торговли), неочищенные ливневые стоки.

Сельское хозяйство. Вырубка лесов и распашка полей близко к водоемам, отходы животноводческих ферм приводят к попаданию в воду частиц почвы, пестицидов, вредных микроорганизмов. Биогенные вещества приводят к цветению воды и нарушению процессов самоочищения в водоемах. Сброс отходов в море с целью захоронения. Бытовой мусор в среднем содержит (на массу сухого вещества) 32-40% органических веществ; 0,58% азота; 0,44% Фосфора; 0,155% цинка; 0,085% свинца; 0,001% ртути; 0,001% кадмия.

Источники загрязнения природных вод - Вода как причина массовых неинфекционных заболеваний

Похожие статьи