Качество воды оценивается концентрацией в ней вредных примесей.
Основными источниками загрязнения поверхностных вод являются бытовые, производственные и атмосферные сточные воды, промышленность, сельское хозяйство, судоходство. Основные источники загрязнения подземных вод – накопители промышленных отходов, закачка загрязненных вод в глубокие слои, инфильтрация загрязнений с промышленных и городских территорий, фильтрация из загрязненных рек. Наиболее распространены химическое и бактериальное загрязнения. Проникновению загрязнений в подземные горизонты способствует интенсивное использование подземных вод. Загрязнения поступают в водную среду в виде концентрированных выбросов или в результате диффузии. Значительный их объем сбрасывается со сточными водами городов, поселков и промышленных предприятий. Состав сточных вод зависит от источника загрязнения и изменяется во времени, причем суточные колебания содержания различных ингредиентов составляют 3 – 4 раза и более.
Загрязнения, содержащиеся в сточных водах, подразделяют на нерастворенные, коллоидные и растворенные вещества. По происхождению загрязнения бывают минеральные, органические и бактериальные. Минеральные загрязнения состоят из песка, растворов минеральных солей, кислот и пр. Органические загрязнения являются хорошей средой для развития бактерий, вирусов, грибков, составляющих бактериальное загрязнение.
Одним из основных загрязнителей вод являются нефть и нефтепродукты. Ежегодные поступления нефти в Мировой океан достигают 30...35 млн. т. Загрязнение вод нефтью происходит в результате ее естественных выходов в районах залегания, при нефтедобыче, транспортировке, переработке и использовании в качестве топлива и промышленного сырья. Загрязнение водных объектов нефтью в районах интенсивной добычи отмечается повсеместно. Неправильные действия и технические неполадки в процессе бурения и эксплуатации скважин приводят к аварийным выбросам нефть. Сильное загрязнение водной среды происходит при транспортировке нефти. В настоящее время около 65 % объема мировой добычи нефти перевозят морским путем, и объем этих перевозок возрастает.
Вместе с этим растет мощность танкерного флота. При поступлении в водоем нефть при авариях танкеров под действием процессов самоочищения, протекающих в водной среде, претерпевает различные изменения, характер которых определяется совокупностью физических, химических и биологических факторов. Первоначально образуются нефтяные слики – пятна, растекающиеся по водной поверхности (1 т нефти загрязняет до 12 км2 акватории). Под влиянием ветра нефтяные пятна передвигаются, сливаются и могут занимать большие площади. В процессе рафинирования нефти более легкие фракции испаряются (примерно 1/3 массы), а водорастворимые (около 1/3 массы) выщелачиваются за 1...3 недели. Остаток имеет повышенную вязкость, образуя с водой стойкие эмульсии («шоколадный мусс», длительное время сохраняющийся в воде).
Нефть и нефтепродукты способны загрязнить огромные пространства, покрывая водоемы тонкой пленкой. В результате затрудняется газообмен между водой и атмосферой. Загрязнение вод Мирового океана отрицательно воздействует на процесс выделения кислорода морскими водорослями, снижая уровень фотосинтеза в них в отдельных случаях до 5 %. Снижение же содержания кислорода в атмосфере при растущей потребности в нем в связи с развитием техники может привести к серьезным последствиям в глобальном масштабе. Уменьшение количества зоопланктона, очень чувствительного к загрязнению вод, приводит к сокращению кормовой базы и снижению биологической продуктивности моря. Нефтяное загрязнение приводит к гибели 50 % молодых морских организмов. Нефть погубила бы океан, если бы не было нефтеокисляющих бактерий, морских животных (планктон, нектон), которые способны усваивать растворенную нефть. Борьба с нефтяным загрязнением – сложная и неотложная задача.
Среди продуктов промышленного производства особое место по своему отрицательному воздействию на водную среду и гидробионты занимают детергенты (синтетические моющие средства), очень токсичные и устойчивые к процессам биологического разложения. Они находят все более широкое применение в промышленности, на транспорте, в коммунально-бытовом хозяйстве. Ежегодно производится более 4000 тыс. т детергентов. Детергенты плохо поддаются очистке, и в водоемы обычно попадает до 50...60 % и более их начального количества. Они образуют на поверхности воды толстый слой пены, который на порогах и шлюзах может достигать мощности 1 м и более. Способность к пенообразованию появляется уже при концентрации 1...2 мг/л, что сильно затрудняет судоходство и процессы самоочищения водоемов. Огромное количество моющих синтетических веществ, попадающих в океан, губит рыбную молодь и водоросли. Бесконтрольное загрязнение Мирового океана может привести к необратимым процессам и вызвать гибель флоры и фауны. Из других веществ, загрязняющих водную среду, отметим тяжелые металлы (ртуть, свинец, цинк, медь, хром, олово, марганец), отходы атомного и химического производств, часто захороняемые на дне океанов, а также удобрения и пестициды, поступающие с сельскохозяйственных полей. Наибольшую опасность из металлов представляют ртуть и ее соединения, особенно метилртутные. Средняя концентрация ртути в океанической воде около 0,15 мг/л. При ежегодном производстве ртути около 9 тыс. т в ближайшем будущем трудно ожидать существенного снижения общепланетарных концентраций этого элемента в водной среде. Тем не менее высокая химическая устойчивость ртути, а также диспропорции в ее потреблении могут привести к сильному локальному загрязнению водных объектов, особенно внутренних водоемов и прибрежных участков морей, отличающихся меньшей интенсивностью циркуляции водных масс. Попадая в водоем, ртуть поглощается гидробионтами, аккумулируется в донных отложениях в концентрациях, значительно превышающих исходные. Накапливаясь в различных видах гидробионтов, ртуть оказывает на них сильное воздействие. Значительный вред гидробионтам наносит загрязнение вод свинцом и его соединениями. Многие тяжелые металлы аккумулируются в морских организмах, вызывают их гибель или делают опасными при употреблении в пищу.
Значительный ущерб причиняют тепловые и атомные электростанции, сбрасывающие теплые воды в природные и искусственные водоемы, нарушая термический, гидрохимический и гидробиологический режимы – «тепловое загрязнение». Современные тепловые и атомные электростанции используют для охлаждения до 200 м3/с воды, которая, возвращаясь в водоемы в подогретом виде, изменяет их тепловой баланс. В результате повышения температуры воды усиливается ее испарение, увеличивается минерализация, происходит более интенсивный рост водной растительности, что приводит к накоплению органического вещества. Последующее разложение и дальнейшая минерализация вызывают уменьшение растворенного кислорода. Все это отрицательно сказывается на процессах жизнедеятельности живых организмов.
Наибольшую опасность для природных вод и живых организмов представляют радиоактивные отходы. Поэтому их сброс в водоемы недопустим. Отходы сливают в специальные сосуды и захораняют в отведенных местах. Сточные воды с незначительным содержанием радиоактивных отходов представляют большую опасность для природных вод. В организмах рыб и животных, а также в растениях происходят процессы биологической концентрации радиоактивных веществ. Мелкие организмы, содержащие эти вещества в небольших дозах, поглощаются более крупными, в которых возникают уже опасные концентрации. Поэтому отдельные пресноводные рыбы в несколько тысяч раз радиоактивнее водной среды, в которой они обитают.
По-прежнему немаловажную роль играет загрязнение рек и водоемов стоками животноводческих комплексов.
Животноводческие фермы и крупные животноводческие комплексы промышленного производства свинины, говядины и молока на 50...100 тыс. голов являются существенным источником загрязнения водных объектов страны. Для сокращения затрат на водоснабжение фермы располагают вблизи водоемов. В ферме крупного рогатого скота ежесуточно образуется 1 т навозной жижи от каждой сотни голов. Отходы животноводческих хозяйств опасны тем, что в них содержатся яйца гельминтов (глистов) и патогенные микроорганизмы, являющиеся источником заболеваний. Особенно опасны отходы свиноводческих комплексов. Одна свиноферма на 100 тыс. голов по интенсивности загрязнения воды равнозначна городу с населением 250 тыс. человек. Сложность проблемы охраны вод от стоков животноводческих хозяйств заключается в трудности санитарного обеспечения накопителей и утилизации отходов.
Все большее влияние на качество воды оказывают диффузные источники загрязнения, в частности удобрения и ядохимикаты, смываемые с сельскохозяйственных площадей, а также ливневыми и снеговыми водами с городских и промышленных территорий. Установлено, что по нагрузке они соизмеримы с хозяйственно-бытовыми стоками. Ядохимикаты не только накапливаются в объектах природной среды в больших количествах, но и сохраняются в ней очень долгое время – неделями, месяцами и даже годами. Отмечается зависимость пестицидов в природной среде от климатических факторов: от особенностей термического режима, характера переноса воздушных масс в различных природных зонах, интенсивности и сезонности выпадения осадков.
Переносимые воздушными потоками, почвенными водами, растительными и животными пищевыми продуктами, пестициды распространяют свое влияние на все большие территории. По масштабам распространения пестициды можно классифицировать на препараты, имеющие тенденцию к глобальному рассеянию, и на препараты, загрязняющие окружающую среду локально. Глобальное рассеяние характерно для некоторых хлорорганических соединений. Органические соединения фосфора и карбонаты вследствие значительно меньшей устойчивости загрязняют окружающую среду локально, хотя возможность их глобального рассеивания в принципе не исключена. Они могут переноситься на сравнительно большие расстояния с воздухом и обычно содержатся в воздухе в более высоких концентрациях, чем хлорорганические соединения. Глобальная циркуляция пестицидов обусловлена сложным взаимодействием атмосферы, воды, водных взвесей и донных осадков.
Большую опасность представляют сточные воды (промышленные, сельскохозяйственные и бытовые), нейтрализация которых в зависимости от степени очистки требует 5…12-кратного разбавления чистой природной водой. Даже если больше половины объема воды, сбрасываемой в реки и водоемы, подвергать искусственной очистке, стоки портят в 12...15 раз больший объем чистой воды. Сбрасываемые на Земле сточные воды загрязняют более одной трети всего устойчивого стока.
Качество природной воды ухудшается в результате воздействия загрязнений, поступающих из атмосферы. В отдельных случаях они достигают 15...20 % от общего загрязнения водоема. Выбросы индустрии в атмосферу Земли составляют более 53 млн. т оксидов азота, 200 млн. т – оксида углерода, около 146 млн. т – двуоксида серы, 200...500 млн. т – пыли и 120 млн. т – золы. Твердые частицы этих выбросов, перемещаясь с воздушными потоками на большие расстояния, выпадают на сушу или воду. Газообразные выбросы, растворяясь в атмосферной влаге, выпадают на поверхность Земли в виде «кислотных дождей» и наносят ущерб флоре и фауне.
К числу загрязнителей природных вод следует также отнести водный транспорт, лесосплав и сопутствующие ему работы, отвалы горных разработок и пр.
Водный транспорт загрязняет воду при сбросе отходов, и особенно нефтепродуктов, которые попадают в воду при перевозках морским транспортом. При холостом рейсе танкеры для устойчивости наполняют водой, а в месте загрузки нефтью насыщенную нефтепродуктами балластную воду сбрасывают за борт. Международным соглашением запрещается сброс в море неочищенной балластной воды. Однако многие судовладельческие компании считают более выгодным платить штрафы, чем терпеть убытки от простоя на станциях промывки.
Молевой сплав леса (сплав бревен россыпью) приводит к засорению водных объектов в результате потери коры и сучьев, которые оседают на дно рек. Затонувшая древесина (до 10 %), а также выделяющиеся смолы, дубильные вещества и вредные соединения медленно разлагаются, поглощают кислород и выделяют фенольные и другие вредные вещества, отравляя воду. Вырубка густого кустарника по берегам рек, мешающего лесосплаву, усиливает эрозийные процессы, ускоряя заиливание русла. Большой ущерб молевой сплав наносит рыбному хозяйству в результате травмирования рыбы, разрушения нерестилищ и отравления икры и кормовых организмов. Рубка леса на территории водосборов нарушает температурный и биологический режим рек, что вызывает их обмеление и пересыхание. На качество воды в значительной степени оказывают влияние и водохозяйственные мероприятия, в том числе различные мелиоративные работы. Особенно на гидрохимический и гидробиологический режимы водотоков и водоемов влияет создание водохранилищ.
В водохранилищах озерного типа со значительной изрезанностью береговой линии и большим числом заливов возрастает доля процессов, характерных для застойных зон, усиливаются процессы эвтрофикации (зарастание водной растительностью). Эвтрофикация особенно усиливается под влиянием поступления в водоемы удобрений с полей и сточных вод.
Ущербы от цветения воды весьма значительны в системах коммунального и технического водоснабжения и в рыбном хозяйстве. В системах водоснабжения в период цветения увеличивается расход коагулянтов для осаждения водорослей и требуется расширение площади и объем отстойников. На тепловых электростанциях сине-зеленые водоросли снижают эффект охлаждения, приводят к перерасходу топлива. Избыточное цветение ограничивает, а иногда и исключает использование водных ресурсов для рекреации, лечения, спорта и туризма.
Все вредные вещества влияют на органолептические, общесанитарные, токсические и рыбохозяйственные качества воды, изменяя ее физические свойства (прозрачность, окраску, запах и пр.) и химический состав. При этом появляются плавающие образования и отложения, бактерии, вирусы, грибки. В результате качество воды рек и водоемов может оказаться непригодным для водопотребления – водопользования.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему