Основні джерела забруднення природних вод

Основні джерела забруднення природних вод

 У 1987 р. населення нашої планети перевищило 5 мільярдів чоловік, з яких більше половини споживають води майже в 10 разів менше від середнього обсягу, що витрачається на одну людину в світі. Разом з тим забруднення стічних вод швидко зростає, несучи з собою епідемії з важкими наслідками. За даними всесвітньої організації здоров'я (ВООЗ), від споживання забрудненої води щодоби помирає 25 тис. осіб, а кількість щорічних жертв від поганої води становить близько 9 мільйонів чоловік (всього на Землі страждає щорічно від хвороб, пов'язаних із забрудненням води, близько 500 млн. осіб). Якщо ж населення планети досягне нинішнього середнього рівня споживання води, то забруднення подвояться, і можна припустити, що кількість захворювань і смертність від забрудненої води значно збільшаться.

На зорі становлення людської цивілізації  забруднення вод в основному  містили продукти життєдіяльності  людини та інших живих організмів. Вони не представляли собою істотної небезпеки, яка могла б внести будь-які було помітні зміни в природні біохімічні процеси природи. Природні води легко справлялися з таким забрудненням, чому сприяли містяться у воді кисень і водні організми. Проте природна здатність самоочищення, зрозуміло, має свої межі, при порушенні яких чудова здатність самоочищатися спочатку слабшає, втрачає активність, а потім і зовсім зникає. 

Після початку промислової революції XVIII - поч. XIX ст., В період переходу від  мануфактури до машинно-фабричного виробництва і швидкого зростання міст, різко збільшуються скиди забруднених стічних вод у природні водойми. Вода, не очищена від продуктів скидання, вступаючи у водопровід, викликає часті спалахи епідемій.

Про масштаби лиха, що викликаються забрудненням водойм, можуть дати уявлення спалаху епідемій в Індії (1940-1950 рр..), викликані фекальними інфекціями, які призвели до масових інфекційних захворювань з летальним (смертельним) результатом тільки від шлунково-кишкових захворювань 27 430000 чоловік.

Незважаючи на те, що необхідність очищення води перед подачею її в питний водопровід стала очевидною, ще далеко не скрізь ця вимога може бути виконано. За останні десятиліття промислово розвинені країни стали виробляти таку величезну кількість самих різних речовин (забруднювачів води), при якому водоочисні споруди не забезпечують необхідне очищення питної води. За відомостями національної асоціації на захист природи США, близько 26 млн. американців п'ють воду з хвороботворними бактеріями, 10 млн. - з радіоактивними речовинами, 7 млн. - з пестицидами і свинцем. У багатьох інших країнах забруднення води також перевищує не тільки гранично допустимі концентрації, встановлені самою людиною, а й суперечить елементарному здоровому глузду, що волають до збереження всього живого - до виживання.

Останні десятиліття особливо стало прогресувати забруднення гідросфери, всіх її складових - океанів, морів, річок, ставків, боліт, підземних вод. Основним джерелом забруднення служать відходи антропогенної діяльності: побутові та промислові стічні води, нафта, радіоактивні речовини. Кількість зазначених та багатьох інших забруднень гідросфери продовжує катастрофічно рости. Небезпечні забруднення нафтою та радіоактивними речовинами вже зараз охоплюють колосальні простори Світового океану. 

Внаслідок різко зрослих масштабів промислової діяльності людини у природні водойми потрапляє величезна кількість зважених і розчинених речовин, в основному неорганічних, органічних, бактеріальних і біологічних. Джерелом забруднення вважають об'єкт, що вносить забруднюючі речовини, мікроорганізми та тепло в поверхневі або підземні води. У більшості випадків причиною забруднення водних басейнів служить скидання у водойми неочищених або частково очищених стічних вод, після використання їх у виробничій та побутової діяльності людини. 

Різноманіття промислових і комунальних стоків ускладнює їх класифікацію. За змістом забруднень водойми поділяють на три групи: що містятьнеорганічні, органічні, бактеріальні і біологічні речовини.

У першу групу входять мінеральні домішки, що містять частинки піску, глини, мінеральних солей, кислот, лугів, сірчані з'єднання, іони важких металів. До них слід віднести води сірчанокислотних, содових і азотно-тукових заводів, шахт і рудників, збагачувальних фабрик свинцевих, цинкових, нікелевих руд і інших галузей промисловості, стічні води яких несприятливо діють на природну воду, значно погіршуючи її природні властивості - смак, запах, колір, прозорість, рН. 

До другої групи забруднень відносять  органічні речовини, в які входять  і отруйні. Такі стічні води зазвичай надходять у водойми з нафтопереробних і нафтохімічних заводів, підприємств синтетичного каучуку і органічного синтезу, коксохімічних, газосланцевих, ферромарганцевих та інших підприємств. Ці стоки містять небезпечні для рослинності і живих організмів водойм феноли, смоли, сірководень, аміак, кетони, нафтенові кислоти і відходи нафтопродуктів.  

Третя група забруднень - стічні води побутового господарства, скиди підприємств  медицини і харчової промисловості; сюди слід віднести також стоки деяких промислових підприємств - бойен, шкіряних заводів, біофабрик, виробництв обробки вовни, хутра та ін 

За джерела забруднень стічні води поділяють на промислові, сільськогосподарські, побутові і атмосферні. Промислові стічні води є наслідком виробництва  різних галузей народного господарства, серед яких найбільші споживачі води - це чорна та кольорова металургія, хімічна, нафтохімічна, лісохімічна та нафтопереробна промисловість. 

Сільськогосподарські забруднення  водойм обумовлені використанням отрутохімікатів  для придушення шкідників і хвороб рослин, бур'янів. Ці хімікати змиваються з великих територій і неминуче виявляються у водоймах. Крім того, великі маси забруднень надходять у водні об'єкти від тваринництва.  

Побутові стічні води пов'язані  з життєдіяльністю міст і населених пунктів. Це в основному побутові стоки, які містять фекалії, мікроорганізми, у тому числі патогенні. 

Атмосферні води містять забруднювачі промислового походження, що потрапляють  в повітря, а потім захоплювані  конденсується атмосферною вологою, а також надходять з випаровуванням зі стоків води, що змиває міські вулиці, території промислових підприємств.

Вже говорилося, що забруднення ставків, річок, озер, морів і океанів з  кожним роком різко зростає, тому необхідно докладніше зупинитися на перелічених джерелах забруднення.

До основних джерел забруднення  природних вод відносяться стічні води промислових і комунальних  підприємств. Серед перших - це відходи  виробництва при розробці рудних та інших копалин, відходи деревини при обробці та заготівлі лісових матеріалів, первинна обробка льону та інших культур, скиди водного і залізничного транспорту. Крім того, з промислових стічних вод особливо важливе значення в забрудненні водойм поверхнево-активними речовинами (ПАР) і синтетичними миючими засобами (СМС) мають стоки підприємств легкої промисловості, особливо текстильної, шкіряної, хутряної. Тут вони застосовуються в якості миючих засобів для очищення вовни, бавовняної пряжі, при фарбуванні, отбелке і друкуванні тканин, або, наприклад, для знежирення сирих шкір при їх дублення. В інших галузях ПАР необхідні в різних "мокрих" технологіях, таких, як флотаційне збагачення руд, поділ продуктів хімічного виробництва. 

Ще одним великим забруднювачем  вододжерел із застосуванням ПАР  стала нафтовидобувна промисловість, широко використовує в своїх технологічних процесах ці синтетичні речовини. Так, ПАР потрібні для поліпшення технології буріння нафтових і газових свердловин, для боротьби з відкладеннями парафіну, корозією устаткування. 

Скидання у природні водойми  СМС навіть в незначній кількості веде до утворення піни, а також надає воді неприємний специфічний запах. Синтетичні миючі засоби гнітюче діють на біохімічні процеси, а концентрація їх у воді близько 1 мг / л призводить до загибелі дрібного планктону, при збільшенні до 3 мг / л - загибелі дафній, до 5 мг / л - замору риби. 

Промислові та газодобувні підприємства рясно забруднюють стічні води мінералами, неорганічними речовинами, солями і  кислотами. Викиди часто містять  солі металів, самі метали та їх оксиди, різні кислоти і ціанисті сполуки, які, впливаючи на організм людини, можуть викликати інтоксикацію, а при певній токсичного дозі привести до вираженого отруєння з комплексом характерних патологічних зрушень в організмі. Водні організми накопичують в собі отруйні речовини, які повільно виводяться і майже не знешкоджуються (ДДТ, ртуть, свинець). Багато з цих речовин мають здатність зберігатися у воді протягом багатьох років і створювати небезпеку отруєння людей. 

Міжнародна статистика свідчить про  те, що "токсична ситуація", що склалася в економічно розвинених країнах, характеризується постійним зростанням числа загальних отруєнь, серед яких на першому місці за частотою побутові та випадкові отруєння, на другому - так звані суїцидальні, або навмисні, на третьому - професійні отруєння, пов'язані з виробничим захворювань і травм. 

Особливе місце серед  об'єктів, що забруднюють гідросферу, займає хімічна промисловість з усіма пов'язаними з нею галузями в промислово розвинених країнах. Швидкий розвиток хімічної промисловості відображає зримі, загальносвітові проблеми її розвитку. Серед країн світу, які мають потужної хімічною промисловістю, в першому ряду знаходяться США, Росія, Великобританія, Німеччина, Франція, Японія. США виробляють близько 30% всієї світової хімічної продукції, середній річний темп приросту в 60-і рр.. становив 7%, на початку 70-х рр.. приріст хімічної продукції скоротився і тільки до 80-х рр.. відновився. Одна з найбільших хімічних держав - Японія - в 60-і рр.. мала річний приріст хімічної продукції 13-19%, і зараз це острівна держава дає 8-10% світової хімічної продукції.

Частка країн у світовій хімії на початку 80-х рр.. піднялася до 9%. У найближчому майбутньому слід очікувати, що все більша кількість країн буде брати участь у світовому хімічному виробництві. Добре відомий девіз - "краще жити завдяки хімії" - запаморочив голову і всесвітньо підтримується не тільки в промислово розвинених країнах. Тим часом теорія і практика охорони навколишнього середовища, в тому числі захисту водних ресурсів гідросфери від безконтрольного забруднення в третьому тисячолітті в значній мірі відстає від стрімкого зльоту хімічного виробництва. 

Складні проблеми захисту  природних водойм від забруднення  пов'язані з промисловими стоками  нафтохімічних і хімічних підприємств. Особливо небезпечні для водойм феноли все частіше з'являються в стоках підприємств цих галузей. Потрапляючи у водойму, фенол покриває поверхню води флюоресцирующей плівкою, порушуючи природні біологічні процеси і рівновага екосистем. За наявності у воді фенолу процес біологічного очищення водойми різко сповільнюється, при вмісті його понад 0,001 мг / л вода набуває неприємний смак і специфічний запах карболки, при 0,01-0,1 мг / л м'ясо риб набуває неприємний смак і запах, а при великих концентраціях риба і зовсім неїстівні. Особливо велика кількість фенолу містять стічні води коксохімічних заводів, скидальних протягом доби у водойми до 4-10 т фенолу. 

Серед продуктів виробництва, що забруднюють водойми токсичними речовинами, небезпечними для багатьох водних організмів, широко поширені вуглеводні - нафта, мазут, бензин, гас і ін Потрапляючи  у водойму зі стоками, вони надають воді неприємний запах, змінюють колір, покривають поверхню води плівкою, а змішуючись з миючими синтетичними засобами - товстої піною. Це різко порушує природний процес газообміну з атмосферою і, врешті-решт, призводить до значного зниження вмісту кисню у воді і, як наслідок, відмирання життя у водоймі. 

Автомобільний бензин і  солярове масло навіть у малих  концентраціях - 0,01 мг / л - роблять воду непридатною для пиття, точніше 1 мг цих речовин при надходженні  у водойму робить непридатним 10 л води. 

Нафтопродукти, потрапляючи у водойму, створюють плаваючу по поверхні води плівку, а також суміш смоляних частинок в емульгування і розчиненої формах. Встановлено, що всього одна крапля нафти розтікається на поверхні в  плівку площею близько 25 м2, а одна тонна нафти покриває більше 500 га поверхні водойми, що перешкоджає газообміну, у тому числі поглинанню водою кисню. Відсутність же аерації, що створює дефіцит кисню, пригнічує багато водні організми і може виявитися згубним для життя водойм.

Розчинені та емульгування нафтопродукти  завдають великої шкоди багатьом водним бактеріям. При концентрації сірчистої нафти та продуктів  її переробки у воді більше 0,2 мг / л спостерігається загибель молоді риб, при 1,4 мг / л - бентосу і 16 мг / л - замор риби. Процеси самоочищення води від фенолу та нафтопродуктів протікають дуже повільно, і ці забруднення (їх сліди) виявляються на відстані до 100 км від місця скидання.  

Побутові стічні води, які несуть із собою фізіологічні виділення  людини, воду від кухонь, їдалень, механізованих пралень, лікарень, лазень, господарські води, які утворюються при митті приміщень, гаражів тощо, як сказано вище, також забруднюють водойми. У цих водах органічні речовини становлять близько 60%, решта, приблизно 40% - мінеральні. Органічні речовини в процесі розкладання в природних водоймах вимагають багато кисню, а дефіцит останнього призводить до загибелі багатьох водних організмів і порушення екосистем. 

Особливістю комунальних стічних  вод є їх бактеріальне забруднення, при якому в 1 мм3 води можуть міститися десятки мільйонів хвороботворних бактерій. Природна вода, забруднена такими скидами, абсолютно непридатна для водопостачання населення. Вона містить бактерії і віруси, збудники небезпечних хвороб, які сприяють спалахам різних інфекційних захворювань, таких, як холера, дизентерія, паротит, інфекційний вірусний гепатит, туляремія та ін

З побутовими стічними водами можуть надійти в природні водойми і  синтетичні миючі кошти. Так, в стоках великих механізованих пралень  ПАР міститься від 200 мг / л і вище. Споживання ПАР на одного жителя становить 3,5 г на добу. При споживанні води в межах 150-350 л на людину на добу Среднерасчетная концентрація ПАР в комунальних стоках становить 7,1-20 мг / л. Але крім ПАР в стічних водах є різні інгредієнти синтетичних миючих засобів, серед яких переважають тріподіфосфат натрію, кальцинована сода, силікат натрію, оптичні відбілювачі, алкілодаміди, сульфат натрію, віддушки парфумерні та інші речовини. Певне значення мають також зливові стоки, при затяжних дощах обсяг їх може перевищувати побутові, а забруднення поверхні промислових майданчиків, завали сміттям і хімічними відходами значно підвищать забруднення водойм. 

Теплові забруднення пов'язані  в основному з відведенням  водо-, теплоносіїв в технологічних процесах промисловості, а також систем енерговиробників та енергоспоживачів у природні водойми. Надходження термальних вод, наприклад, з атомних електростанцій, металургійних заводів, дає різницю температури в водоймах до 30 ° С, що зменшує вміст кисню у воді, ускладнює нормальний газообмін, стимулює спалахи цвітіння водоростей, підвищує токсичність отруйних речовин, порушуючи біологічну рівновагу. 

Небезпечним джерелом забруднення  водойм все більше стає сільське господарство, і ця небезпека з кожним роком зростає. Води з сільськогосподарських полів можуть містити синтетичні миючі засоби, різні хімічні сполуки для боротьби з шкідливими комахами, бур'янистими травами, грибками. Характерно, що за два десятиліття виробництво і використання мінеральних добрив і засобів захисту рослин у нашій країні зросла більш ніж у 18 разів. Таке збільшення кількості отрутохімікатів, призначених для знищення комах і бур'янів і сприяють зростанню врожайності сільськогосподарських культур, цілком зрозуміло.

Отже, основними джерелами забруднення природних вод є промислові стічні води, комунальні стічні води, сільськогосподарські стоки, нафта і нафтопродукти, поверхневі стоки та атмосферні опади.

Максимальна кількість забруднення  потрапляє у природні води з промисловими стічними водами, які мають різний склад та великі об’єми. Комунально-побутові стоки характеризуються з одного боку високим вмістом поживних речовин, необхідних рослинам, але з іншого боку – вмістом миючих засобів, фекалій, хвороботворних мікроорганізмів, яєць гельмінтів тощо. Стоки з сільськогосподарських угідь містять мінераотні та органічні добрива. Поверхневий стік вносить забруднюючі речовини в річки та озера з земель, які піддаються ерозії (великі та дрібні мінеральні частинки), в результаті чого здійснюється обміління річок та замулювання озер та водосховищ. Водойми забруднюються також атмосферними опадами, які вимивають промисловий і побутовий бруд з територій підприємств, гірничих виробок, міських вулиць.

Для прикладу, за 2003 рік у водойми  України потрапило приблизно 850 тисяч тонн нафтопродуктів, мільйон триста тисяч тонн сульфатів, мільйон чотириста тисяч тонн хлоридів, сто тридцять тисяч тонн аміаку, сімдесят дві тонни нітратів, тисяча триста тонн заліза, сорок сім тонн цинку, 30 тонн міді, 23 тонни нікелю і 15 тонн хрому.

Водні ресурси, що формуються в межах України, надзвичайно  обмежені. Їхній обсяг складає 52 км3/рік, у тому числі поверхневі – до 39км3/рік, підземні – до 13 км3/рік. Величина водоспоживання в країні неухильно  наближається до межі ресурсів і досягає 30-36 км3/рік. При цьому 88% основних рік мають екологічний стан басейнів, що оцінюються як "погане", "дуже погане" і "катастрофічне". У 61% основних рік України вода оцінюється як "сильно забруднена", і тільки 3% рік мають воду задовільної чистоти.

Найбільш розповсюдженими забрудненнями  водних джерел є нітрити (до 2 ГДК – гранично-допустимих концентрацій), феноли (до 16 ГДК) і нафтопродукти (до 10 ГДК), сполуки міді (до 11 ГДК), цинку (до 10 ГДК), марганцю (до 50 ГДК). Колі-індекс (див. п. 12.1) води десятків малих рік України сягає від 2 до 20 тисяч. Вплив антропогенного фактора на вміст азоту в загальному змісті мінерального азоту в поверхневих водах деяких рік складає 92%.

Основними джерелами  забруднення підземних вод є  басейни побутових і промислових стоків, ділянки складування відходів, забруднені води поверхневих водоймищ, несправна каналізаційна мережа, надмірне застосування добрив та отрутохімікатів.

До природних джерел забруднення відносять дуже мінералізовані підземні або морські води, які можуть проникати у продуктивний прісний водоносний горизонт при експлуатації водозабірних споруд.