Характеристика основных видов загрязнения

АТМОСФЕРНЫЕ ВОДЫ

Дождевые и снеговые воды—основной источник пополнения континентальных водоемов, грунтовых и артезианских вод. Состав дождевых и снеговых вод подвержен значительным колебаниям и зависит от количества примесей в воздухе, промываемом атмосферными водами.

При выпадении атмосферных вод непосредственно над водоемами содержащиеся в них вещества попадают в воду и оказывают известное влияние на солевой состав водоема и обеспеченность его биогенными элементами. Концентрация соединений азота и фосфора в первых порциях дождевой воды может достигать десятых долей миллиграмма на литр. Если учесть, что в течение 20 мин в районе Москвы—Ленинграда на площади 1 га выпадает несколько десятков кубических метров осадков, то станет ясно, что это весьма существенная величина.

Большая часть атмосферных осадков попадает в водоемы после кратковременного контакта с поверхностными слоями почвы. При этом большую роль играет характер почвенного покрова. В лесах и на лугах дождевые воды соприкасаются с поверхностью растений и меньше контактируют непосредственно с почвой. В случае отсутствия растительного покрова дождевые капли непосредственно воздействуют на почвенные частицы, размывая их и проникая в глубь почвы. По исследованиям Н. Е. Долгова, летом сток ливневой воды па поверхности почвы появляется только при интенсивности дождя не менее 0,5 мм/мин и только в том случае, когда поры почвы заполнены водой на глубину не менее 15 мм.

Рисунок

где х—количество растворимых электролитов на 1 кг абсолютно сухой почвы, мэкв; у—коэффициент, постоянный для определенного вида почв: для черноземных—0,7—2,0, для подзолистых—0,03—0,34; ?—весовое отношение воды к почве; b—количество легкорастворимых электролитов, мэкв.

В почвах с кислой реакцией, т. е. содержащих поглощенный ион водорода, происходит извлечение катионов из атмосферных вод. Степень минерализации воды при этом уменьшается.

Скатываясь по склону, атмосферные и талые воды увлекают с собой частицы почвы. Количество взвешенных веществ в дождевом стоке обычно достигает 1 г/л. По этой причине содержание в воде водоема органических и минеральных веществ в значительной степени определяется характером почвенного покрова на площади водосбора. Очень большое влияние на формирование воды в водоеме оказывает степень заболоченности района водосбора. От этого зависит содержание в воде водоема растворенных и взвешенных веществ, цветность воды, кислородный режим и другие показатели качества воды.

Атмосферные воды, выпадающие над территорией населенных пунктов, смывают с поверхности мостовых мусор, пыль, нефтепродукты. По степени загрязненности первые партии дождевых сточных вод соответствуют бытовым сточным водам. Количество содержащихся в них загрязнений зависит от длительности засушливого периода перед дождем.

Атмосферные воды, стекающие с территории промышленных предприятий, несут в себе многие загрязнения, характерные для соответствующего вида производства. По данным Д. В. Унгуряну, в дождевых сточных водах сланцеперерабатывающего комбината содержалось до 30 мг/л летучих фенолов и до 70 мг/л нелетучих, вследствие чего эти воды подвергаются очистке.

Вследствие высокой загрязненности дождевых и снеговых вод, они оказывают влияние на режим водоема и при учете количества поступающего в водоем загрязнения их не следует игнорировать. На производствах, связанных с загрязнением территории (металлургическая, горнохимическая и другие отрасли промышленности), необходимо проводить очистку дождевого стока.

ГОРОДСКИЕ СТОЧНЫЕ ВОДЫ

В городские сточные воды поступают хозяйственно-бытовые воды и стоки некоторых промышленных предприятий, расположенных в черте города. К хозяйственно-бытовым относятся сточные воды, поступающие из квартир, больниц, школ, гостиниц и других мест пребывания людей; воды из прачечных, бань, столовых и других коммунальных предприятий. От каждого человека в сутки в городскую канализацию поступает в среднем постоянное количество загрязнений (в г):

Рисунок

Концентрация загрязнения в сточных водах зависит от нормы водоотведения, т. е. от степени благоустройства районов населенного пункта. В городах Западной Европы на одного человека принято считать 150 л/сут, в США и Швейцарии—в 3—4 раза больше. В СССР норма водоотведения в разных городах весьма варьирует. В Москве, Ленинграде на душу населения приходится более 500 л/сут, из них на бытовые нужды—более 300. В благоустроенных населенных пунктах норма водоотведения составляет около 400 л/сут. Естественно, что чем выше норма водоотведения, тем менее концентрированы сточные воды.

Хозяйственно-бытовые воды без примеси промышленных, в настоящее время практически отсутствуют. Исключение составляют сточные воды некоторых курортных поселков, но и в них поступают стоки от гаражей, содержащие нефтепродукты и другие загрязнения, характерные для производственных сточных вод.

Особенность бытовых и, следовательно, городских сточных вод состоит в том, что в них содержится очень много микроорганизмов, среди которых могут присутствовать патогенные бактерии, возбудители кишечных инфекций.

Механический состав городских сточных вод подразделяется на осаждающиеся взвешенные вещества, неосаждающиеся взвешенные вещества, или суспензии, коллоидные и растворенные вещества. Г. Геукелекиан и Балмат провели химический анализ хозяйственно-фекальных сточных вод. По их данным, взвеси и коллоиды содержат до 80% органических веществ, растворенная фракция представлена в основном минеральными соединениями. Примерно половину сухого вещества коллоидов составляют липиды, в других фракциях па них приходится около 20 %. Среди азотсодержащих соединений во всех фракциях преобладают аминокислоты, которые составляют от 65 до 81 %. Содержание их летом выше, чем зимой. Углеводы в сточных водах присутствуют в виде полисахаридов: целлюлозы, гемицеллюлозы, пектина, крахмала и др. Содержатся они в основном в осаждающейся фракции, суммарное их количество во всех фракциях доходило до 28,6 мг/л. Среди катионов преобладали натрий (23,2 мг/л) и калий (5,9 мг/л). Были обнаружены также медь (0,5 мг/л), цинк (0,2 мг/л), свинец (0,48 мг/л). Фосфор, по их данным, содержался в количестве 6,6 мг/л, причем большая часть—4,5 мг/л—находилась в растворе.

Производственные сточные воды, поступающие в городскую канализационную сеть, чрезвычайно разнообразны по составу, количество и качество их не всегда удается учесть.

ПРОМЫШЛЕННЫЕ СТОЧНЫЕ ВОДЫ

Среди всех отраслей производства наиболее активные потребители воды—черная металлургия, химическая, лесохимическая и нефтеперерабатывающая промышленность. На 1 т капрона расходуется до 5700 м3 воды, искусственного волокна—до 2230 м3, | сульфатной целлюлозы—до 910 м3, сульфитной целлюлозы—до 1325 м3.

Мясокомбинаты на полную обработку туши крупного рогатого скота затрачивают 1,5—2 м3 воды, свиньи—0,6—0,8 м3, барана—0,15—0,25 м3. Поскольку мясокомбинаты распространены повсеместно, пищевая промышленность тоже может быть отнесена к крупным водопотребителям.

Забирая чистую воду, промышленное предприятие превращает ее в загрязненную. Состав сточных вод и концентрация загрязнения зависят от специфики производства. Общую характеристику их дать невозможно, а детально они рассматриваются в курсе технологии очистки промышленных сточных вод. Помимо общих показателей загрязнения, промышленные сточные воды содержат специфические, часто токсичные вещества, которые при попадании в водоем способны погубить в нем все живое. Развитие промышленности и производство новых видов продукции приводит к тому, что в сточные воды поступают вещества, действие которых на растительные и животные организмы неизвестно. Вместе с тем именно такие вещества могут оказаться наиболее токсичными. В зарубежной печати было опубликовано сообщение о том, что в р. Миссисипи на протяжении 300 миль погибла вся рыба, а качество воды в реке в этот период по всем основным показателям отвечало стандарту. Исследование показало, что в воде находился пестицид, который в концентрации 0,0003 мг/л оказал токсическое действие на водоем.

Определением степени вредности тех или иных веществ занимается токсикология водных организмов. Ее главная задача состоит в том, чтобы установить степень вредности различных соединений и обосновать предельно допустимые концентрации содержания их в воде водоема. Для этого применяют три метода: 1) учет последствий загрязнения водоема, 2) экспериментальное определение выживаемости гидробионтов при разных концентрациях исследуемого вещества, 3) изучение влияния загрязнителя на важнейшие функции организма, в частности на рост, размножение и дыхание. Наиболее достоверные результаты получаются при сочетании всех трех методов. Обоснование нормы предельно допустимых концентраций ядовитых веществ в воде водоема необходимо рассматривать как вынужденные временные меры защиты окружающей среды.

Среди поступающих в водоем промышленных загрязнений есть нетоксичные и токсичные. Нетоксичные в определенных условиях также способны вызывать гибель гидробионтов. Так, в сточных водах целлюлозно-бумажного комбината содержится волокно, которое само по себе неядовито, но, попадая в жабры рыб и фильтровальные аппараты гидробионтов, засоряет их и вызывает гибель животных.

Наиболее токсичны органические вещества, относящиеся к детергентам, нафтенам, производным ароматических углеводородов. Многие из них вызывают гибель гидробионтов в концентрациях менее 1 мг/л.

Из минеральных веществ наиболее токсичны цианиды, соединения мышьяка, свинца и меди. Планктонные организмы обычно, более чувствительны к токсичным веществам, чем рыбы. Поэтому они используются в качестве показателей степени токсичности отдельных соединений и сточных вод в целом.

Для предотвращения поступления в водоем нежелательных соединений Министерством здравоохранения СССР разработан перечень предельно допустимых концентраций вредных веществ в воде водоемов. Этот список непрерывно пополняется.

С целью защиты водоемов от возможного загрязнения 10 декабря 1970 г. сессией Верховного Совета СССР были утверждены «Основы водного законодательства Союза ССР и союзных республик», которые введены в действие с 1 сентября 1971 г. В статье 10 этого законодательства сказано следующее: «Запрещается ввод it эксплуатацию новых и реконструированных предприятий, цехов, агрегатов, коммунальных и других объектов, не обеспеченных устройствами, предотвращающими загрязнение и засорение вод или их вредное воздействие».

Особый случай загрязнения водоемов представляют так называемые условно-чистые воды. К ним относятся сточные воды от охлаждения полупродуктов и продуктов производства, а также силовых агрегатов. Как правило, такие воды не загрязняются, но возможны случаи попадания в них загрязняющих веществ, например через неплотности в теплообменных аппаратах. Особенно много условно-чистых вод образуется па электростанциях. Действие таких вод на водоем многогранно. В летнее время повышение температуры воды приводит к обеднению водоема кислородом. По этой причине туда запрещено сбрасывать условно-чистые воды, повышающие температуру воды в водоеме более чем на 3° по сравнению с максимальной летней температурой. В зимний период теплые воды препятствуют образованию ледяного покрова и тем самым способствуют атмосферной реаэрации. Более высокая температура воды способствует и активизации жизненных процессов гидробионтов. При спуске в водоем условно-чистых вод необходимо иметь в виду, что они могут нести в себе загрязнения. Вместе со сточными водами ГРЭС в водохранилище могут поступать нефтепродукты, органические вещества и соединения железа.

МЕЛИОРАТИВНЫЕ ВОДЫ

Самый крупный потребитель пресной воды—сельское хозяйство. Для обеспечения устойчивого урожая зерна необходимо оросить засушливые земли Средней Азии, Казахстана, Поволжья и Украины. В соответствии с решениями XXV съезда КПСС в течение десятой пятилетки за счет государственных капитальных вложений будет введено в эксплуатацию 4 млн. гектаров орошаемых земель.

Обводнение засушливых земель оказывает многогранное воздействие как на орошаемые районы, так и на бассейны тех рек, откуда перекачивается вода, и это воздействие не всегда благоприятное. Поэтому при разработке проектов орошения засушливых земель учитываются не только экономические, но и климатические, экологические, социальные и другие показатели.

Воды из оросительной системы большей частью впитываются почвой и испаряются, меньшая часть их возвращается в водоемы. Поступающие в водоемы воды несут в себе значительные количества взвешенных веществ, в них содержатся различные соединения, вымываемые из почвы. В мелиоративных водах, помимо взвешенных веществ, могут содержаться различные пестициды (гербициды, используемые для борьбы с сорной растительностью, и инсектициды для борьбы с насекомыми). Колоссальный объем мелиоративных вод затрудняет применение каких-либо методов их очистки. По этой причине, с одной стороны, загрязняются водоемы, а с другой—вследствие эрозии теряется слой почвы.

Орошение засушливых земель таит в себе еще одну опасность. Ирригационные системы создаются обычно в засушливых районах, где имеет место сильное испарение влаги. Оросительные каналы и канавы вследствие малой глубины значительную часть воды теряют на испарение. Это приводит к концентрированию минеральных солей в воде. В случае повторного использования ирригационных вод это может привести к засолению почв и к изменению состава грунтовых вод.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОТ СУДОХОДСТВА

Перевозка грузов водным путем относится к наиболее дешевым видам транспорта. По этой причине, несмотря на то, что это самый медленный способ доставки грузов, он в то же время и самый распространенный, особенно при доставке сырья. Половина всех морских перевозок приходится на нефть. В 1967 г. 3218 танкеров перевезли в сумме 700 млн. т. нефти.

Любая нефть в большей или меньшей степени содержит воду. В процессе перевозки вода из нефти постепенно выделяется и скапливается на дне танкера. После откачки нефти эта вода там остается. Согласно Международной конвенции по предотвращению загрязнения моря нефтью, в пределах 50 миль от берега запрещается сброс с морских судов балластных, фекальных и других сточных вод, если концентрация нефтепродуктов в них превышает 50 мг/л. Учитывая масштаб перевозок нефти, ясно, что слив вод и за пределами охранной зоны приводит к загрязнению Мирового океана. Загрязнение нефтепродуктами происходит не только при промывке цистерн, но и в случае аварии нефтеналивных судов.

Загрязнение морей нефтью приводит к тому, что угнетаются морские растения—поставщики кислорода в атмосферу Земли. Во время путешествия на плоту «Ра» члены экспедиции Тура Хейерцала отмечали, что пятна и даже куски нефтепродуктов встречались, вдали от берегов и морских путей. Это свидетельствует о том, что загрязнение Мирового океана становится глобальным.

Помимо нефтепродуктов, суда загрязняют реки и побережья морей бытовыми сточными водами. Такие стоки особенно опасны а эпидемиологическом отношении. Для предотвращения загрязнения водоемов сточными водами судов в СССР предусмотрен ряд мер. Морские суда должны быть оборудованы специальными фекальными цистернами, которые разрешено опорожнять в открытом морс, но не ближе 500 км от берега. В портах суда должны иметь возможность присоединяться к городской канализации через сливные станции. Речные суда должны опорожнить фекальные цистерны в местах назначения. Поставлен вопрос об оборудовании всех пассажирских судов компактными установками биологической очистки сточных под.