Содержание
1. Водные ресурсы и их использование
2. Питьевое водоснабжение.
3. Классификация водопользований.
4. Источники загрязнения водоемов.
5. Загрязнение вод суши.
6. Водохранилища и гидротехнические сооружения.
7. Самоочищение водоемов.
8. Санитарные условия спуска сточных вод.
9. Водоохранные зоны.
10. Охрана водоемов.
11. Охрана малых рек.
12. Очистка бытовых сточных вод.
13. Очистка промышленных сточных вод.
14. Бессточное производство.
15. Мониторинг водных объектов.
16. Литература
Водные ресурсы и их использование. Вода занимает особое положение среди природных богатств Земли. Известный русский и советский геолог академик А. П. Карпинский говорил, что нет более драгоценного ископаемого, чем вода, без которой жизнь невозможна.
В настоящее время обеспеченность водой в расчете на одного человека в сутки в различных странах мира разная. В ряде стран с развитой экономикой назрела угроза недостатка воды. Дефицит пресной воды на земле растет в геометрической прогрессии. Однако существуют перспективные источники пресной воды – айсберги, рожденные ледниками Антарктиды и Гренландии.
Без воды не может жить человек. Вода – один из важнейших факторов, определяющих размещение производительных сил, а очень часто и средство производства. Увеличение расходования воды промышленностью связано не только с ее быстрым развитием, но и с увеличением расхода воды на единицу продукции. Например, на производство 1 т хлопчатобумажной ткани фабрики расходуют 250 м3 воды. Много воды требуется химической промышленности. Так, на производство 1 т аммиака затрачивается около 1000 м3 воды.
Современные крупные теплоэлектростанции потребляют огромное количество воды. Только одна станция мощностью 300 тыс. кВт расходует до 120 м3 /с, или более 300 млн. м3 в год. Валовое потребление воды для этих станций в перспективе возрастет примерно в 9-10 раз.
Одним из наиболее значительных водопотребителей является сельское хозяйство. В системе водного хозяйства это самый крупный водопотребитель. На выращивание 1 т пшеницы требуется за вегетационный период 1500 м3 воды, 1 т риса – более 7000 м3. Высокая продуктивность орошаемых земель стимулировала резкое увеличение из площади во всем мире – она сейчас равна 200 млн. га. Составляя около 1/6 всей площади посевов, орошаемые земли дают примерно половину сельскохозяйственной продукции.
Особое место в использовании водных ресурсов занимает водопотребление для нужд населения. На хозяйственно-питьевые цели в нашей стране приходится около 10% водопотребления. При этом обязательными являются бесперебойность водоснабжения, а также строгое соблюдение научно обоснованных санитарно-гигиенических нормативов.
Использование воды для хозяйственных целей – одно из звеньев круговорота воды в природе. Но антропогенное звено круговорота отличается от естественного тем, что в процессе испарения часть использованной человеком воды возвращается в атмосферу опресненной. Другая часть (составляющая, например, при водоснабжении городов и большинства промышленных предприятий 90%) сбрасывается в водоемы в виде сточных вод, загрязненных отходами производства.
По данным Государственного водного кадастра, суммарный забор воды из природных водных объектов в 1995 г. составил 96,9 км3. В том числе для нужд народного хозяйства было использовано свыше 70 км3, в том числе на:
— промышленное водоснабжение – 46 км3 ;
— орошение – 13,1 км3 ;
— сельскохозяйственное водоснабжение – 3,9 км3 ;
— прочие нужды – 7,5 км3 .
Потребности промышленности на 23% удовлетворялись за счет забора воды из природных водных объектов и на 77% — системой оборотного и повторно-последовательного водоснабжения.
Питьевое водоснабжение. Основными принципами питьевого водо–снабжения являются
— государственные гарантии первоочередного обеспечения питьевой водой граждан в целях удовлетворения их жизненных потребностей и охраны здоровья;
— государственный контроль и регулирование вопросов питьевого водоснабжения, подотчетность организаций, ответственных за питьевое водоснабжение, органам исполнительной власти и местного самоуправления, а также органам государственного надзора и контроля, органам по делам гражданской обороны и чрезвычайным ситуациям в пределах их компетенции;
— обеспечение безопасности, надежности и управляемости систем питьевого водоснабжения с учетом их технологических особенностей и выбора источника водоснабжения на основе единых стандартов и нормативов, действующих на территории Украины, приоритетное использование для питьевого водоснабжения подземных источников;
— учет и платность питьевого водоснабжения;
— государственная поддержка производства и поставок оборудования, материалов для питьевого водоснабжения, а также химических веществ для очистки и обеззараживания воды;
— отнесение систем питьевого водоснабжения к важным объектам жизнеобеспечения.
Большое значение имеет удовлетворение потребностей населения в питьевой воде в местах его проживания через централизованные или нецентрализованные системы питьевого водоснабжения.
Источниками централизованного водоснабжения служат поверхностные воды, доля которых в общем объеме водозабора составляет 68%, и подземные воды – 32%.
Нарастают процессы деградации поверхностных водных объектов за счет сбросов в них загрязненных сточных вод предприятиями и объектами жилищно-коммунального хозяйства, нефтехимической, нефтяной, газовой, угольной, мясной, лесной, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности, а также черной и цветной металлургии, сбора коллекторно-дренажных вод с орошаемых земель, загрязненных ядохимикатами и пестицидами.
Неблагополучным является состояние малых рек, особенно в зонах крупных промышленных центров. Значительный ущерб малым рекам наносится в сельской местности из-за нарушения особого режима хозяйственной деятельности в водоохранных зонах и прибрежных защитных полосах, приводит к загрязнению рек, а также смыву почвы в результате водной эрозии.
Возрастает загрязнения подземных вод, используемых для водоснабжения.
Суммарный расход загрязненных вод на водозаборах составляет 5-6% от общего количества подземных вод, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения.
Из-за повышенного загрязнения водоисточников традиционно применяемые технологии обработки воды в большинстве случаев недостаточно эффективны. На эффективность водоподготовки отрицательно влияет дефицит реагентов и низкий уровень оснащенности водопроводных станций, автоматикой и приборами контроля. Положение усугубляется тем, что 40% внутренних поверхностей трубопроводов поражены коррозией, покрыты ржавчиной, следовательно, при транспортировке качество воды дополнительно ухудшается.
Государственный контроль и надзор в области питьевого водоснабжения проводится органами и учреждениями государственной санитарно-эпидемиологической службы во взаимодействии с органами государственного экологического контроля и государственными органами управления использования и охраны водного фонда. Учет количества потребляемой воды из централизованных систем питьевого водоснабжения осуществляется органами жилищно-коммунального хозяйства.
Программы развития питьевого водоснабжения входят неотъемлемой частью в планы социально-экономического развития территорий. Проектирование, строительство и реконструкция централизованных и нецентрализованных систем питьевого водоснабжения осуществляется с расчетными показателями генеральных планов развития территорий, строительными нормами и правилами, государственными стандартами, санитарными правилами и нормами. При этом в обязательном порядке учитываются требования обеспечения надежности указанных систем при воздействии на них дестабилизирующих факторов природного (оползни, подтопления, истощение водоносного горизонта и др.) и техногенного происхождения.
Основным потребителем воды является население (81%), в промышленности используется 11%, остальная часть – в коммунально-бытовом секторе.
Классификация водопользований. Для водопользований устанавливаются следующие признаки классификации: цели водопользования; объекты водопользования; технические условия водопользования; условия предоставления водных объектов в пользование; характер использования воды; способ использования водных объектов; воздействие водопользований на водные объекты.
По целям водопользования разделяются на хозяйственно-питьевые, коммунальные нужды населения, на лечебные, курортные и оздоровительные цели, нужды сельского хозяйства, орошение и обводнение, промышленные нужды, нужды теплоэнергетики, территориальное перераспределение стока поверхностных вод и пополнение запасов подземных вод, нужды гидроэнергетики, нужды водного транспорта и лесосплава, нужды рыбного хозяйства, сброс сточных вод, прочие нужды, многоцелевое водопользование.
По объектам водопользования воды подразделяются на поверхностные, подземные, внутренние территориальные, морские.
По техническим условиям водопользования – на общее и специальное.
По условиям предоставления водных объектов в водопользование – на совместное и обособленное.
По характеру использования воду рассматривают как вещество с определенными свойствами, как массу и энергетический потенциал и как среду обитания.
По способу использования водных объектов – с изъятием воды (с возвратом и без возврата), без изъятия воды.
По воздействию водопользования на водные объекты – на количественные и качественные.
Источники загрязнения водоемов. Источниками загрязнения признаются объекты, с которых осуществляется сброс или иное поступление в водные объекты вредных веществ, ухудшающих качество поверхностных вод, ограничивающих их использование, а также негативно влияющих на состояние дна и береговых водных объектов.
Охрана водных объектов от загрязнения осуществляется посредством регулирования деятельности как стационарных, так и других источников загрязнения.
На территории Украины практически все водоемы подвержены антропогенному влиянию. Качество воды в большинстве из них не отвечает нормативным требованиям. Многолетние наблюдения за динамикой качества поверхностных вод выявили тенденцию к росту их загрязненности. Ежегодно увеличивается число створов с высоким уровнем загрязнения воды (более 10 ПДК) и количество случаев экстремально высокого загрязнения водных объектов (свыше 100 ПДК).
Основными источниками загрязнения водоемов служат предприятия черной и цветной металлургии, химической и нефтехимической промышленности, целлюлозно-бумажной, легкой промышленности.
Загрязнение вод суши. Микробное загрязнение вод происходит в результате поступления в водоемы патогенных микроорганизмов. Выделяют также тепловое загрязнение вод в результате поступления нагретых сточных вод.
Загрязняющие вещества условно можно разделить на несколько групп. По физическому состоянию выделяют нерастворимые, коллоидные и растворимые примеси. Кроме того, загрязнения делятся на минеральные, органические, бактериальные и биологические.
Степень опасности сноса пестицидов в период обработки сельскохозяйственных угодий зависит от способа применения и формы препарата. При наземной обработке опасность загрязнения водоемов меньше. При авиаобработке препарат может сноситься потоками воздуха на сотни метров и осаждаться на необработанной территории и поверхности водоемов.
Водохранилища и гидротехнические сооружения. В гидрографической сети Украины все большую роль играют искусственные водоемы – водохранилища (водоемы замедленного водообмена), предназначенные для выравнивания и регулирования стока, а также обеспечивать работу электростанций, систем орошения и др. Чтобы сбалансировать обеспечение водными ресурсами, была осуществлена широкая программа водохозяйственного и гидроэнергетического строительства. В то же время зарегулирование рек плотинами и образование водохранилищ имеет и отрицательные стороны.
Поддержание в надлежащем техническом и санитарном состоянии водохранилищ, предоставленных в особое пользование, осуществляется организациями, в пользовании которых они находятся.
К гидротехническим сооружениям относятся плотины, здания гидроэлектростанций, водосборные, водоспускные и водовыпускные сооружения, тоннели, каналы, насосные станции, судоходные шлюзы, судоподъемники, сооружения, предназначенные для защиты от наводнений и разрушения берегов водохранилищ, берегов и дна рек, сооружения (дамбы), ограждающие хранилища жидких отходов промышленных и сельскохозяйственных организаций, устройства от размыва на каналах, а также другие сооружения для использования водных ресурсов и предотвращения вредного воздействия вод и жидких отходов.
Износ и старение основных фондов водного хозяйства, ликвидация ряда органов управления, возникновение различных форм собственности, отсутствие должного надзора за безопасной эксплуатацией делают все более реальным прорыв плотин водохранилищ и накопителей стоков, что может привести к катастрофическим последствиям, угрожает естественной основе жизни человека.
Выше проектных отметок заполнены многие хвостохранилища и шламохранилища, что может привести к тяжелым последствиям. Стоит задача нейтрализовать токсичные вещества в поступающих в эти хранилища отходах производства, обеспечить систематический контроль за чистотой вод, сбрасываемых из хвостохранилищ в открытые водоемы.
В последние два-три года в связи с финансовыми проблемами практически прекращены ремонтные и регламентные работы на ряде водохранилищ, числящихся на балансе металлургических заводов. А между тем они находятся в предаварийном и аварийном состоянии и требуют полного восстановления, проведения капитальных ремонтов.
Самоочищение водоемов. Каждый водоем – это сложная система, где обитают бактерии, высшие водные растения, различные беспозвоночные животные. Совокупная их деятельность обеспечивает самоочищение водоемов. Одна из природоохранных задач поддержать способность самоочищения водоемов от примесей.
Факторы самоочищения водоемов можно условно разделить на три группы: физические, химические и биологические.
Среди физических факторов первостепенное значение имеет разбавление, растворение и перемешивание поступающих загрязнений. Хорошее перемешивание и снижение концентраций взвешенных частиц обеспечивается быстрым течением рек. Способствует самоочищению водоемов оседание на дно нерастворимых осадков, а также отстаивание загрязненных вод. В зонах с умеренным климатом река самоочищается через 200-300 км от места загрязнения, а на Крайнем Севере – через 2 тыс. км.
Обеззараживание воды происходит под влиянием ультрафиолетового излучения Солнца. Эффект обеззараживания достигается прямым губительным воздействием ультрафиолетовых лучей на белковые коллоиды и ферменты протоплазмы микробных клеток, а также споровые организмы и вирусы.
Из химических факторов самоочищения водоемов следует отметить окисление органических и неорганических веществ. Часто дают оценку самоочищения водоема по отношению к легко окисляемому органическому веществу или по общему содержанию органических веществ.
Санитарный режим водоема характеризуется прежде всего количеством растворенного в нем кислорода. Его должно бить не менее 4 мг на 1 л воды в любой период года для водоемов для водоемов первого и второго видов. К первому виду относят водоемы, используемые для питьевого водоснабжения предприятий, ко второму – используемые для купания, спортивных мероприятий, а также находящихся в черте населенных пунктов.
К биологическим факторам самоочищения водоема относятся водоросли, плесневые и дрожжевые грибки. Однако фитопланктон не всегда положительно воздействует на процессы самоочищения: в отдельных случаях массовое развитее сине-зеленых водорослей в искусственных водоемах можно рассматривать как процесс самозагрязнения.
Самоочищению водоемов от бактерий и вирусов могут способствовать и представители животного мира. Так, устрица и некоторые другие амебы адсорбируют кишечные и другие вирусы. Каждый моллюск отфильтровывает в сутки более 30 л воды.
Чистота водоемов немыслима без охраны их растительности. Только на основе глубокого знания экологии каждого водоема, эффективного контроля за развитием населяющих его различных живых организмов можно достичь положительных результатов, обеспечить прозрачность и высокую биологическую продуктивность рек, озер и водохранилищ.
Неблагоприятно на процессы самоочищения водоемов влияют и другие факторы. Химическое загрязнение водоемов промышленными стоками, биогенными элементами (азотом, фосфором и др.) тормозит естественные окислительные процессы, убивает микроорганизмы. То же относится и к спуску термальных сточных вод тепловыми электростанциями.
Многостадийный процесс, иногда растягивающийся на длительное время – самоочищение от нефти. В природных условиях комплекс физических процессов самоочищения воды от нефти состоит из ряда составляющих: испарения; оседания комочков, особенно перегруженных наносами и пылью; слипание комочков, взвешенных в толще воды; всплывания комочков, образующих пленку с включениями воды и воздуха; снижения концентраций взвешенной и растворенной нефти вследствие оседания, всплывания и смешивания с чистой водой. Интенсивность этих процессов зависит от свойств конкретного вида нефти (плотность, вязкость, коэффициент теплового расширения), наличия в воде коллоидов, взвешенных и влекомых частиц планктона и т.д., температура воздуха и от солнечного освещения.
Санитарные условия спуска сточных вод. Водоемы и водотоки (водные объекты) считаются загрязненными, если показатели состава и свойств воды в них изменились под прямым или косвенным влиянием производственной деятельности и бытового использования населением и стали частично или полностью непригодными для одного из видов водопользования. Пригодность состава и свойств поверхностных вод, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения и культурно-бытовых нужд населения, а также рыбохозяйственных целей, определяется их соответствием требованиям и нормативам одновременно. Если водный объект или его участок используют для различных нужд народного хозяйства, при определении условий сброса сточных вод следует использовать более жесткие нормативы качества поверхностных вод.
Состав и свойства воды, водных объектов должны контролироваться в створе, расположенном на водотоках на 1 км выше ближайших по течению пунктов водопользования, а на непроточных водоемах и водохранилищах – на 1 км в обе стороны от пункта водопользования.
Состав и свойства воды в водоемах или водотоке в пунктах питьевого и культурно-бытового водопользования по всем показателям должны соответствовать нормативам.
Запрещается сбрасывать в водные объекты: а) сточные воды, содержащие вещества или продукты трансформации веществ в воде, для которых не установлены ПДК, а также вещества, для которых отсутствуют методы аналитического контроля; б) сточные воды, которые могут быть устранены путем организации бессточного производства, рациональной технологии, максимального использования в системах оборотного и повторного водоснабжения после соответствующей очистки и обеззараживания в промышленности, городском хозяйстве и для орошения в сельском хозяйстве; в) неочищенные или недостаточно очищенные производственные, хозяйственно-бытовые сточные воды и поверхностный сток с территорий промышленных площадок и населенных пунктов.
Запрещается сбрасывать в водные объекты сточные воды, содержащие возбудителей инфекционных заболеваний. Сточные воды, опасные в эпидемическом отношении, могут сбрасываться в водные объекты только после соответствующей очистки и обеззараживания.
Запрещается допускать в водные объекты утечки от нефте- и продуктопроводов, нефтепромыслов, а также сброс мусора, неочищенных сточных, подсланевых, балластных вод и течки других веществ с плавучих средств водного транспорта.
Запрещается на водных объектах, используемых преимущественно для водоснабжения населения, молевой сплав леса, а также сплав древесины, в пучках и кошелях без судовой тяги.
Не допускается сброс сточных вод в водные объекты, используемые для водо- и грязелечения, а также в водные объекты, находящиеся в пределах округов санитарной охраны курортов.
Место выпуска сточных вод должно быть расположено ниже по течению реки от границы населенного пункта и всех мест водопользования населения с учетом возможности обратного течения при нагонных ветрах. Место выпуска сточных вод в непроточные и малопроточные водоемы (озера, водохранилища и др.) должно определяться с учетом санитарных, метеорологических и гидрологических условий с целью исключения отрицательного влияния выпуска сточных вод на водопользование населения.
Сброс сточных вод в водные объекты в черте населенного пункта через существующие выпуски допускается лишь в исключительных случаях при соответствующем технико-экономическом обосновании и по согласованию с органами государственного санитарного контроля.
Запрещается принятие в эксплуатацию объектов с недоделками, отступлениями от утвержденного проекта, не обеспечивающими соблюдение нормативного качества воды, а также без апробации, испытания и проверки работы всего установленного оборудования и механизмов.
Водоохранные зоны. Согласно водном кодексу Украины, для поддержания водных объектов в состоянии, соответствующем экологическим требованиям, для предотвращения загрязнения, засорения и истощения поверхностных вод, а также сохранения среды обитания объектов животного и растительного мира устанавливаются водоохранные зоны. В пределах водоохранных зон устанавливаются прибрежные защитные полосы, где запрещается распахивать землю, рубить и корчевать лес, размещать животноводческие фермы и лагеря, а также вести другую деятельность.
Государственный контроль за соблюдением режима использования и охраны прибрежных ресурсов и иной хозяйственной деятельности граждан и юридических лиц в водоохранной зоне осуществляется органами и исполнительной власти субъектов Украины.
Охрана водоемов. Водное законодательство Украины регулирует отношения в области использования и охраны водных объектов в целях обеспечения прав граждан на чистую воду и благоприятную водную среду; поддержание оптимальных условий водопользования; качества поверхностных и подземных вод в соответствии с санитарными и экологическими требованиями; защиты водных объектов от загрязнения, засорения и истощения; сохранения биологического разнообразия водных экосистем.
Согласно Водному кодексу Украины, использование водных объектов для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения является приоритетным. Для этих водоснабжений должны использоваться защищенные от загрязнения и засорения поверхностные и подземные водные объекты.
Запрещается сброс сточных и дренажных вод в водные объекты:
— содержащие природные лечебные ресурсы;
— отнесенные к особо охраняемым;
— находящиеся в курортных зонах, местах отдыха населения;
— находящиеся в местах нереста и зимовки ценных и особо охраняемых видов рыб, в местах обитания ценных и занесенных в Красную книгу видов животных и растений.
Порядок разработки и утверждения нормативов предельно допустимых вредных воздействий на водные объекты устанавливается правительством Украины.
Охрана малых рек. Малые реки (длиной до 100 км), на долю которых приходится значительная часть поверхностного стока.
Своеобразный компонент географической среды, малые реки в значительной степени выполняют функцию регулятора водного режима определенных ландшафтов, поддерживая равновесие и осуществляя перераспределение влаги. Главной особенностью формирования стока малых рек является очень тесная их связь с ландшафтом бассейна, что и обусловливает легкую уязвимость этих водных артерий – не только при чрезмерном использовании водных ресурсов, но и при освоении водосбора.
Под воздействием хозяйственной деятельности малые реки преждевременно вступили в фазу старения. Снижение водности и заиление русел способствует быстрому зарастанию и заболачиванию, наступает деградация, и малые реки исчезают с лица земли.
Вырубка лесов и неумеренная распашка прилегающих территорий приводят к значительному уменьшению поверхностного и подземного грунтового стока воды в малые реки. Особенно пагубна распашка склонов, балок, оврагов, при которой нарушается эрозионная устойчивость почвы и значительная ее часть смывается в реки. Реки заиливаются, мелеют.
Для малой реки чрезвычайно опасны сточные воды крупных свиноводческих ферм. Пока еще нет таких надежных способов очистки, чтобы сток свинофермы стал пригоден для сбрасывания в реку. Значит, эти сточные воды вообще нельзя сбрасывать в реку. Их нужно полностью использовать для удобрительного орошения кормовых культур, правда при условии, что рядом с фермой располагаются большие земельные угодья. Другой вариант решения проблемы – создания на крупных фермах установок по переработке навоза в биогаз и удобрения.
Охрана вод малых рек теснейшим образом связана с охраной от загрязнения территорий, с которой река собирает свои воды.
У малых рек способность к самоочищению значительно меньше, чем у больших, и механизм самоочищения при перегрузках легко нарушается. В связи с этим особенно остро стоит задача создания на их берегах водоохранных зон.
Овраги, примыкающие к водоохранной зоне, должны быть укреплены, чтобы не засоряли, не заиливали водоем. За пределы зоны должны бить вынесены все объекты-загрязнители. Родники, питающие реку или озеро должны быть расчищены, ухожены.
Очистка бытовых сточных вод. Очистка сточных вод – это разрушение или удаление из них определенных веществ, а обеззараживание – удаление патогенных микроорганизмов.
Канализация – комплекс инженерных сооружений и санитарных мероприятий, обеспечивающих сбор и удаление за пределы населенных мест и промышленных предприятий загрязненных сточных вод, их очистку, обезвреживание и обеззараживание.
Через коммунальные системы канализации в поверхностные водные объекты ежегодно сбрасывается 13,3 млрд. м3 сточных вод, из которых на очистных сооружениях очищается до установленных нормативов 8% стоков, а 92% сбрасываются недостаточно очищенными и 18% — без всякой очистки.
В настоящее время наиболее широкое применение в нашей стране находит система канализации, предусматривающая устройство двух сетей трубопроводов: по производственно-бытовой сети хозяйственно-бытовые и промышленные сточные воды подаются на очистные сооружения, а по водостоку, как правило, без очистки, в ближайший водный объект отводятся дождевые и талые воды.
Очистка промышленных сточных вод. Механическая очистка сточных вод обеспечивает удаление взвешенных грпубо- и мелкодисперсных (твердых и жидких) примесей. Грубодисперсные примеси обычно выделяют из сточных вод отстаиванием и флотацией, мелкодисперсные – фильтрованием, отстаиванием, электрохимической коагуляцией, флокуляцией
Самым распространенным химическим методом очистки сточных вод является нейтрализация. Сточные воды многих производств содержат серную, соляную и азотную кислоты. Нейтрализация кислых стоков может производиться фильтрацией их через магнезит, доломит, любые известняки. Часто после химической очистки сточные воды подвергают биологической очистке. В ряде случаев при химической очистке можно извлекать ценные соединения и тем самым снижать производства.
В настоящее время сточные воды часто доочищают для повторного использования в производственном водоснабжении. Это делают, когда в воде зафиксированы повышенное солесодержание, биологически неокисляемые органические вещества, канцерогенные соединения и др. Метод очистки стоков выбирают в зависимости от конкретных остаточных загрязнений воды.
Производственные сточные воды, содержащие токсические органические и минеральные вещества, все чаще обезвреживаются с помощью огневого метода. Под влиянием высокой температуры в процессе горения органического топлива токсические органические вещества окисляются и полностью сгорают, а минеральные частично выводятся в виде расплава, частично выносятся дымовыми газами в виде мелкой пыли и паров. Наиболее универсальны и эффективны циклонные печи (реакторы).
Ученые из Лос-Аламосской национальной лаборатории (США) совместно с исследователями из Международного университета штата Флорида (Майами) и Университета Майами разрабатывают способ уничтожения вредных жидких отходов с использованием электронного ускорителя. В ходе экспериментальных исследований на заводе по обработке городских отходов в округе Дейд (штат Флорида) проводилось облучение тонкого слоя падающей загрязненной воды (при расходе 380 л/мин) с помощью сканирующего электронного луча. При этом разрушались такие опасные загрязняющие вещества, как бензол, трихлорэтилен и фенол.
Бессточное производство. Темпы развития индустрии сегодня настолько высоки, что одноразовое использование для производственных нужд запасов пресной воды – недопустимая роскошь.
Поэтому ученые заняты разработкой новых бессточных технологий, что практически полностью решит проблему защиты водоемов от загрязнения. Однако разработка и внедрение безотходных технологий потребует определенного времени, до реального перехода всех производственных процессов на безотходную технологию еще далеко. Чтобы всемерно ускорить создание и внедрение в народнохозяйственную практику принципов и элементов безотходной технологии будущего, необходимо решить проблему замкнутого цикла водоснабжения промышленных предприятий. На первых этапах надо внедрить технологию водообеспечения с минимальным потреблением свежей воды и сбросом, а также ускоренными темпами строить очистные сооружения.
При строительстве новых предприятий на отстойники, аэраторы, фильтры уходит иногда четверть и более капиталовложений. Сооружать их, конечно, необходимо, но радикальный выход в коренном изменении системы водопользования. Надо перестать рассматривать реки и водоемы как мусоросборники и перевести промышленность на замкнутую технологию.
При замкнутой технологии предприятие использованную и очищенную затем воду возвращает в оборот, а из внешних источников только пополняет потери.
Во многих отраслях промышленности до недавних пор сточные воды не дифференцировались, объединялись в общий поток, локальные сооружения очистки с утилизацией отходов не строились. В настоящее время в ряде отраслей промышленности уже разработаны и частично реализованы замкнутые водооборотные схемы с локальной очисткой, что значительно снизит удельные нормы водопотребления.
Мониторинг водных объектов. Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды ведет наблюдение за загрязнением поверхностных вод суши.
Санитарно-эпидемологическая служба Украины отвечает за санитарную охрану водоемов.
Работает сеть санитарных лабораторий на предприятиях для изучения состава сточных вод и качества воды водоемов.
Следует отметить, что традиционные методы наблюдений и контроля имеют один принципиальный недостаток – они неоперативны и, кроме того, характеризуют состав загрязнений объектов природной среды только в моменты отбора проб. О том, что происходит с водным объектом в периоды между отборами проб, можно только догадываться. К тому же лабораторные анализы занимают немалое время (включая и то, что требуется для доставки пробы с пункта наблюдения). Особенно эти методы неэффективны в экстремальных ситуациях, в случаях аварий.
Несомненно, более действен контроль за качеством воды, осуществляемый с помощью автоматических приборов. Электрические датчики постоянно измеряют концентрации загрязнений, что способствует быстрому принятию решений в случае неблагоприятных воздействий на источники водоснабжения.
Литература.
1. Ю. В. Новиков
«Экология, окружающая среда и человек.» Москва 1998г.
2. И. Р. Голубев, Ю. В. Новиков
«Окружающая среда и ее охрана.»
3. В. Д. Ермакова, А… Я. Сухарева
«Экологическое право Росси.» Москва 1997г.
4. Т. А. Хорунжая
«Методы оценки экологической опасности.» 1998г.
5. В. И. Данилов-Данильянов
«Экологические проблемы: Что происходит, кто виноват и что делать.»
www.ronl.ru
Вступление
Вода входит в состав всех организмов биосферы, в том числе и в состав тела человека. В нем она исполняет роль структурного компонента, растворителя и переносчика питательных веществ, участника биохимических процессов, регулятора теплообмена, с окружающей средой. От обеспеченности водой зависит жизнедеятельность всех живых организмов. Вода регулирует климат планеты, обеспечивает хозяйственную и промышленную деятельность людей.
Основными потребителями воды является сельское и коммунальное хозяйство и промышленность. В сельском хозяйстве воду используют для полива растений, приготовления корма, для домашних животных, в коммунальном хозяйстве — для питья и приготовления еды для людей, для удовлетворения их санитарно-гигиенических потребностей, как теплоноситель и тому подобное. В промышленности воду используют в качестве сырье, реагент и растворитель, для проведения разных технологических процессов, а также для промывания сырья и продуктов и тому подобное.
Все отрасли хозяйства за отношением к водным ресурсам разделяют на пользователей и потребителей.
Пользователи используют воду как среду или источник энергии и не забирают ее из источников (водный транспорт, рыболовство, туризм, спорт, гидроэлектростанции, и тому подобное).
Потребители забирают воду из источников и используют ее по назначению (питье, приготовление еды, выращивания сельскохозяйственной продукции, осуществления технологических процессов, на производстве, обогрев помещений и тому подобное).
Во многих случаях вода после использования частично или полностью возвращается к источникам, но с измененным качеством.
Обеспеченность водными ресурсами
Мировые запасы воды на Земли огромные. Однако, это преимущественно соленая вода Мирового океана. Запасы пресной воды, потребность людей в которой является особенно большой, незначительные (35029, 21 тыс. км3) и исчерпывающие. Во многих местах планеты чувствуется нехватка ее для орошения, потребностей промышленности, питья и других бытовых потребностей.
Большинство пресной воды сконцентрировано в ледниках Антарктиды и Гренландии. Льдом покрыто 16 млн. км2 суходола. Третий за величиной источник воды — подземные воды. Они залегают на глубине 150- 200 м. Общий их объем приблизительно в 100 раз больше объема поверхностных пресных вод рек, озер, болот.
В течение последних лет за приблизительными подсчетами потребность в воде выросла в 10 раз. Современный город использует воды в расчете на одного человека 300-500 л/сутки, который в значительной мере превышает минимальную потребность в воде одного человека (25 л/сутки). В течение века затраты воды в таких городах, как Париж, Нью-Йорк, Москва, выросли более чем в 100 раз. Во многих странах возникли проблемы со снабжением воды в большие города.
Соотношение прихода и расходов воды с учетом изменений ее запасов за выбранный интервал времени для определенного объекта называется водным балансом.
Вообще учету подлежат атмосферные осадки, конденсация влаги, горизонтальный перенос и отложение снега, поверхностный и подземный приток, испарение, поверхностный и подземный сток, изменение запасов влаги в почве и др. В отдельных случаях нет необходимости детального учета всех составных частей водного баланса.
Например, если водобалансовые расчеты выполняются касательно достаточно больших объемов воды, можно не учитывать конденсацию, потому что она имеет относительно малое значение.
В пределах среднего многолетнего годового водного баланса из всей территории суходола земного шара испаряющееся количество воды, которая равняется количеству осадков минус речной сток.
Под водными ресурсами в широком понимании воспринимаются все виды воды, которые находятся в Земле, на ее поверхности и в атмосфере. В более узком понимании под водными ресурсами понимаются те естественные воды, которые можно использовать в настоящее время, управляя их режимом, а также воды, что могут быть использованы в ближайшей перспективе и над управлением которыми идет работа. Такое определение водных ресурсов отвечает их экономическому пониманию и находится в тесной связи с уровнем развития человеческого общества.
Исходя из этого определения, в понятие «водные ресурсы» включаются только пресные воды суходола, что непосредственно используются или определенные для использования в процессе материального производства. На практике к такой категории доступных для использования вод в настоящий момент относят речной сток и пригодные для эксплуатации подземные воды.
Водные ресурсы считаются физически неисчерпаемыми, но в своем размещении и режиме стока они выдерживают прямое и опосредствованное влияние других компонентов естественного комплекса и антропогенное давление, в следствие чего отличаются значительными колебаниями и неравномерностью распределения, а также по своим качественным характеристикам.
На современном этапе социально-экономического развития Украины и ее отдельных регионов, что характеризуется увеличением антропогенной нагрузки на природу, особенно остро стоит проблема использования и охраны водных ресурсов страны.
Основным источником формирования и пополнения водных ресурсов служат атмосферные осадки, распределение которых достаточно неравномерно. С этим в значительной степени связанные отличия в естественном обеспеченности Украины водными ресурсами. Важным фактором, который влияет на формирование водных ресурсов, является также испарение из поверхности, которое растет из северного запада на юго-восток.
Разница между количеством осадков и испарением (величина стока), а также отношения величины стока с определенной территории до количества осадков на этой территории (коэффициент стока) обусловливают водообеспеченность территории, формируя собственные водные ресурсы в объеме 50, 7 км3/год.
Водные ресурсы рек являются одним из важнейших природных ресурсов. Они характеризуются объемом стоку рек, что ежегодно стекает из определенной территории. В отличие от большинства других природных ресурсов водные ресурсы возобновляются и их средняя многолетняя величина в течение длительного времени остается постоянной.
Часовая и пространственная динамика водных ресурсов находится в непосредственной зависимости многих водобалансовых факторов — величины, интенсивности и распределения атмосферных осадков по территории, испарения, факторов подстилающей поверхности, хозяйственной деятельности, и тому подобное. Водобалансовые исследования дают возможность проводить сопоставление объективно существующих в природе соотношений и взаимосвязей между поступлением и расходами влаги на любой территории и, в первую очередь, на речных водосборах, за разные интервалы времени. А взаимная увязка отдельных компонентов водного баланса позволяет более глубоко изучать условия их формирования, обнаруживать возможные ошибки измерений и расчетов и оценивать влияние хозяйственной деятельности и других факторов на водные ресурсы.
Водные ресурсы Украины состоят из местного стока и транзита. Последний поступает по Дунаю, Днепру, Сиверскому Донцу, и некоторых других водных артериях. За пределами страны формируется около 30 км3 стоку (общий объем составляет 210 км3). Речная сеть Украины принадлежит к бассейнам Черного и Азовского морей и частично (около 4%) к бассейну Балтийского моря (притоки Вислы — Сян и Буг). Все реки территории Украины принадлежат до 10 основных бассейнов. Наибольший из них бассейн Днепра. На территории Украины есть почти 23 тыс. рек и ручьев, с каких 2 938 имеют длину свыше 10 км и 116 — свыше 100 км.
В соответствии с общими закономерностями распределения годовых осадков на территории Украины изменяется также и многолетний слой стока. В северных и северо-западных равнинных районах Украины слой годового стока составляет 140-160 мм На юг его величина постепенно уменьшается и в южных районах степной зоны не превышает 5-10 мм На фоне общего широтного уменьшения многолетнего слоя стока из севера на юг на отдельных водосборах наблюдается увеличение стока. Это предопределено местными физико-географическими условиями и, прежде всего, относительными колебаниями высоты местности. Увеличение стока наблюдается в верховьях рек Турия, Стир, Тетерев, Южный Бугу и на реках Донецкого Кряжу и Приазовской возвышенности.
На горных водосборах Карпат и Крыма распределение годового стока зависит от вертикальной поясности. Наибольший слой стока, который равняется 800-1200 мм, наблюдается на водосборах, в пределах которых выпадает максимальное количество осадков. Многолетний слой стока в средней части бассейнов рек Уж и Латориця, в горной части р. Днистер и верховьях р. Прут составляет 300-700 мм В верховьях правобережных притоков р. Днистер его значения составляют 800-1000 мм, на левобережных притоках — слой стока равняется 150-200 мм На реках Горного Крыма величины стока на отдельных водосборах равняются 100-500 мм
Суммарное испарение из поверхности водосборов на территории Украины в сравнении с осадками и стоком распределяется более равномерно и колеблется в меньших пределах. Его значение зависит от температуры и влажности воздуха, а также увлажненности территории, которая обусловливается количеством осадков. Величина испарения изменяется не только в широтном направлении, но также уменьшается с запада к востоку.
Главные элементы водного баланса — многолетние значения стока и осадков для равнинной территории Украины определялись по данным фактических наблюдений, для горных районов — за локальными зависимостями их величин от высоты местности.
Вычисления главных элементов водного баланса и их увязка позволяют создать графическую модель водного баланса речных водосборов в виде взаимосвязанных карт. Эти карты дают возможность определить основные элементы водного баланса для водосборов, на которых не проводятся гидрометеорологические наблюдения, а также для физико-географических зон и отдельных регионов. Примером такой модели предложены связанные карты распределения атмосферных осадков, естественного суммарного стока, испарения из речных водосборов бассейна Днепра. Средние ошибки определения осадков за этими картами составляют 2%, стоку — 7, 5%, суммарного испарения — 1%.
При разработке отмеченных моделей следует иметь в виду, что при массовых водобалансовых исследованиях с возможными ошибками определения месячных величин слоя стока (10-15%), атмосферных осадков (15-20%), суммарного испарения (20-25%), невязки водного баланса, могут достигать 20-30% по отношению к атмосферным осадкам.
Местные водные ресурсы Украины, которые ежегодно формируются на 71 тыс. реках (из площади 603, 7 тис. км2), составляют около 53 км3. Их величина обусловлена средними годовыми атмосферными осадками слоем 586 мм, из которых почти 88 мм или 15% тратится на суммарный сток, остальные — 480 мм — испаряющиеся. Невязка водного баланса равняется 18 мм или 3% по отношению к осадкам. Общие водные ресурсы с учетом притоку из Беларуси и России (без притока Дуная объемом 120 км3) равняются 87 км3. Средняя годовая водообеспеченность местными водными ресурсами составляет около 1000 м3 на одного жителя, общими — 1700 м3 за год.
Водообеспеченность местными водными ресурсами по отдельным областям Украины отличается почти в 60 раз: от 0, 14 км3 в Херсонской области до 7, 92 км3 в Закарпатской области или соответственно 110 и 6580 м3/год на одного обитателя. Водообеспеченность суммарными водными ресурсами по отдельным областям Украины изменяется от 0, 91 км3 для АР Крым до 54, 4 км3 в Херсонской области, которая отвечает 380 м3/год и 44600 м3/год на одного жителя.
Загрязнение гидросферы
Различают не только искусственное (антропогенное) загрязнение води, но и естественное. Известно, что даже в малозаселенных районах (Аляска, Амазония и тому подобное) чистота воды уменьшается, а количество илу, примесей всех видов увеличивается от истока в горах к месту соединения с морем или океаном.
Существенным является то обстоятельство, что водобиологическое загрязнение набирает особенного значения, кое-где за опасностью даже опережая химические. Это случается чаще всего тогда, когда вода становится жизненной средой для патогенных микроорганизмов, количество которых в ней все время растет. Если перед использованием для питья такая вода не дезинфицируется, то и минимальное ее количество может повлечь взрыв тех болезней, которые легко передаются именно через воду (см. биологическое загрязнение).
Источников загрязнения воды много, основными из них является:
— стоковые воды промышленных предприятий;
— бытовых стоках коммунального хозяйства;
— стоковые воды сельского хозяйства;
— воды шахт, нефтепромыслов, рудников;
— отходы производств при добыче разных полезных ископаемых;
— отходы древесины в деревообрабатывающей промышленности;
— сбросы водного и железнодорожного транспорта и тому подобное.
Из всех источников загрязнения воды основное значение имеют производственные стоковые воды. Наибольшими загрязнителями поверхностных и подземных вод является:
— химическая промышленность
— черная металлургия;
— цветная металлургия;
— коксохимия;
— тяжелое, энергетическое и транспортное машиностроение;
— коммунальное и сельское хозяйство.
Основными источниками загрязнения естественных вод является:
— Атмосферные воды, которые несут значительные количества полютантов (загрязнителей), что вымываются из воздуха и имеют преимущественно промышленное происхождение. При стекании по склонам, атмосферные и тали воды дополнительно захватывают с собой значительное количество веществ. Особенно опасные стоки из городских улиц и промышленных площадок, которые несут значительное количество нефтепродуктов, мусора фенолов, разных кислот.
— Городские стоковые воды, что включают преимущественно бытовые стоки, которые содержат фекалии, детергенты (поверхностно-активные вещества), микроорганизмы, в том числе патогенные.
— Промышленные стоковые воды, что образуются в самих разнообразных отраслях производства, среди которых наиболее активно потребляет воду черная металлургия, химическая, лесохимическая, нефтеперерабатывающая промышленности. При технологических процессах образуются такие основные виды стоковых вод, а именно:
— реакционные воды, что образуются в процессе реакций с выделением воды, загрязненные как исходными веществами, так и продуктами реакций
— воды, что содержатся в сырье и исходных продуктах (свободная или связанная вода)
— промывные воды после мойки сырья, продуктов, тары, оборудования, пестиковый водород растворы
— водные экстрагенты и адсорбенты
— охлажденные воды, что не контактируют с технологическими продуктами, а используются в системах обратного водоснабжения
— бытовые воды — воды столовых, душевых, туалетов, прачечных, и тому подобное
— атмосферные осадки, которые стекают из территории промышленных предприятий.
Загрязнение вод Мирового океана
Состояние вод Мирового океана сегодня вызывает большую тревогу. Его загрязняют преимущественно реками, с которыми ежегодно поступает свыше 320 млн. т. солей железа, 6, 5 млн. т. фосфора и др. Очень много загрязнений попадают в океаны и из атмосферы: 200 тыс. т свинца, 1 млн т углеводородов, 5 тыс. т ртути, и тому подобное. Близко трети минеральных удобрений, которые вносятся в почву, вымывается из него дождевыми водами и выносится реками в моря и океаны; лишь азоту и фосфору таким путем попадает в Мировой океан около 62 млн. т. на год. Эти вещества вызывают бурное развитие некоторых одноклеточных водорослей, что уже не раз влекло так называемые «красные приливы» (хотя цвет воды при этом бывает и желтым, и сине-зелёным, в зависимости от вида водоросли). В «подживленной» нитратами и фосфатами морской воде эти растения чрезвычайно быстро размножаются, образовывая кое-где на поверхности воды гигантские «одеяла» толщиной до 2 м и площадью во многие квадратные километры. Такое одеяло действует как пресс, который душит в море все живет. Погибая, водоросли опускаются на дно, где начинают гнить, поглощая весь кислород из воды. Это вызывает гибель донных организмов.
К наиболее вредным загрязнителям Мирового океана принадлежат нефть и нефтепродукты, их ежегодно попадает сюда 5-10 млн. т, главным образом в результате потерь при добывании нефти из морских месторождений, аварий танкеров, берегового стока, и тому подобное. Да, в результате аварии танкера «Екссон валдиз», который произошел в 1990 г. вблизи Аляски, в море попало 40 тыс. т нефти. Огромные нефтяные пятна были разнесены морскими течениями и ветром вдалеке от места аварии, загрязнив значительные участки побережья, повлекши гибель тысяч тюленей, морских птиц, рыбы, и тому подобное. А в 1991 г. в результате войны между Кувейтом и Ираком (известной как операция «Буря в пустыне») нефть из подорванных танкеров и нефтепроводов укрыла 1550 км поверхности Персидского залива и 450 км береговой полосы, где погибли большое количество морских черепах, птиц, крабов и других животных.
Нефтяная пленка на поверхности моря подавляет жизнедеятельность морского фитопланктона, который является одним из главных поставщиков кислорода в земную атмосферу, нарушает тепло- и влагообмен между океаном и атмосферой, теряет мальков рыб и других морских организмов.
Моря и океаны загрязняются также твердыми отходами — промышленными и бытовыми, их в Мировом океане накопилось уже свыше 20 млн. т. Большинство из них содержат соединения тяжелых металлов и другие вредные вещества, которые пагубно действуют на морскую фауну и флору. В Мировой океан попали большое количество радиоактивных веществ в результате испытаний атомного оружия, работы атомных реакторов военных подводных лодок и ледоколов, сброса контейнеров, с отходами атомных электростанций и тому подобное. Общее количество радиоактивности, принесенным человеком в Мировой океан, составляет 1, 5-109 Ки, в то время как во время чернобыльской аварии в атмосферу было выброшено 5-107 Ки, то есть в 30 раз меньше.
Наибольшее загрязнение Мирового океана происходит в его мелководной прибрежной зоне. Шельф океана — это районы, где большинство морских организмов проводят значительную часть своей жизни; к тому же именно здесь миллионы рыбалок зарабатывают себе на жизнь, а еще большее количество людей отдыхает.
Проблема защиты Мирового океана в настоящее время стала одной из самых актуальных, она касается всех стран, даже тех, которые не имеют непосредственного выхода к океану. Учитывая это ООН разработала и приняла несколько важных соглашений, которые регулируют судоходство, рыболовство, добывание полезных ископаемых из морских месторождений и тому подобное. Наиболее известным из них является соглашение, подписанное большинством стран мира в 1982 г., что получила название «Хартия морей».
Охрана водных ресурсов
Генеральная стратегия в отрасли охраны водных ресурсов во всех странах мира предусматривает: подчинение интересов отдельных водопользователей национальным интересам; применение экологически чистых («зеленых») технологий в производстве для улучшения качества вод, предотвращения их загрязнения и перегрева; возможность позитивных изменений в окружающей среде с учетом альтернативных вариантов водоснабжения и водопотребления.
Обеспечение экологического равновесия и полное удовлетворение потребностей населения и общественного хозяйства водой возможные при улучшении качества воды и водного режима рек, рациональном использовании воды предприятиями всех отраслей общественного хозяйства и воссоздании водных ресурсов.
Все промышленные и сельскохозяйственные предприятия обязаны:
— проводить мероприятия по экономному использованию водных ресурсов;
— применять современные эффективные и совершенные технические средства и технологии, чтобы предотвратить большие потери и загрязнение воды;
— контролировать качество и количество сброшенных в водные объекты промышленных стоков и тому подобное.
Действующим в Украине водным законодательством регламентируется использование воды определенного качества. Не позволяется, в частности, применять питьевую воду для охлаждения блоков ТЕС, сбрасывать в водоемы стоковые воды с содержимым ценных отходов, которые можно изъять с помощью специальных технологий. На предприятиях эффективным считается обратное водопользование, когда их собственные стоковые воды после локальной очистки (на месте) повторно используются в технологическом цикле, и загрязненные стоки вообще не попадают в водоемы.
Вода имеет чрезвычайно ценное свойство — постоянно самосовершенствоваться под воздействием солнечной радиации и самоочистки. Последнее заключается в перемешивании загрязненной воды со всей ее массой в водном источнике и последующем процессе минерализации органического вещества и отмирании бактерий. В естественной самоочистке воды принимают участие бактерии, грибы, водоросли. Установлено, что в процессе бактериальной самоочистки через 24 часа остается не больше 50 % бактерий, через 96 час. — 0, 5 %. Для самоочистки загрязненной воды необходимо многоразовое разбавление ее чистой водой. В случае сильного загрязнения самоочистка воды не происходит, потому нужны специальные мероприятия и методы по ликвидации загрязнений, которые поступили со стоковыми водами.
Выводы
Различают не только искусственное (антропогенное) загрязнение води, но и естественное. Известно, что даже в малозаселенных районах (Аляска, Амазония и тому подобное) чистота воды уменьшается, а количество илу, примесей всех видов увеличивается от истока в горах к месту соединения с морем или океаном.
Важнейшим следствием загрязнения воды является то, что, попадая в водоемы, загрязняющие вещества вызывают снижение ее качества.
Качество воды — это совокупность физических, химических, биологических и бактериологических показателей, которые обусловливают пригодность воды для использования в промышленном производстве, быту и тому подобное.
Это оказывается в изменении ее физических свойств (прозрачности, запаху, привкусу) и химического состава (кислотности, количества органических и минеральных примесей, содержимого ядовитых веществ, и тому подобное), в уменьшении содержимого в воде кислорода, изменении количества и видового состава микроорганизмов, появлении болезнетворных бактерий. Следовательно, загрязнение естественных вод может привести к тому, что они становятся непригодными для питья, купания, а иногда и для технических потребностей. Как правило, загрязненная вода непригодна и для использования в промышленности, поскольку нарушает нормальный ход технологического процесса, снижает качество производимой продукции.
Генеральная стратегия в отрасли охраны водных ресурсов во всех странах мира предусматривает: подчинение интересов отдельных водопользователей в национальных интересах; применение экологически чистых («зеленых») технологий в производстве для улучшения качества вод, предотвращения их загрязнения и перегрева; возможность позитивных изменений в окружающей среде с учетом альтернативных вариантов водоснабжения и водопотребления.
www.ronl.ru
Содержание
1. Водные ресурсы и их использование
2. Питьевое водоснабжение.
3. Классификация водопользований.
4. Источники загрязнения водоемов.
5. Загрязнение вод суши.
6. Водохранилища и гидротехнические сооружения.
7. Самоочищение водоемов.
8. Санитарные условия спуска сточных вод.
9. Водоохранные зоны.
10. Охрана водоемов.
11. Охрана малых рек.
12. Очистка бытовых сточных вод.
13. Очистка промышленных сточных вод.
14. Бессточное производство.
15. Мониторинг водных объектов.
16. Литература
Водные ресурсы и их использование. Вода занимает особое положение среди природных богатств Земли. Известный русский и советский геолог академик А. П. Карпинский говорил, что нет более драгоценного ископаемого, чем вода, без которой жизнь невозможна.
В настоящее время обеспеченность водой в расчете на одного человека в сутки в различных странах мира разная. В ряде стран с развитой экономикой назрела угроза недостатка воды. Дефицит пресной воды на земле растет в геометрической прогрессии. Однако существуют перспективные источники пресной воды – айсберги, рожденные ледниками Антарктиды и Гренландии.
Без воды не может жить человек. Вода – один из важнейших факторов, определяющих размещение производительных сил, а очень часто и средство производства. Увеличение расходования воды промышленностью связано не только с ее быстрым развитием, но и с увеличением расхода воды на единицу продукции. Например, на производство 1 т хлопчатобумажной ткани фабрики расходуют 250 м3 воды. Много воды требуется химической промышленности. Так, на производство 1 т аммиака затрачивается около 1000 м3 воды.
Современные крупные теплоэлектростанции потребляют огромное количество воды. Только одна станция мощностью 300 тыс. кВт расходует до 120 м3 /с, или более 300 млн. м3 в год. Валовое потребление воды для этих станций в перспективе возрастет примерно в 9-10 раз.
Одним из наиболее значительных водопотребителей является сельское хозяйство. В системе водного хозяйства это самый крупный водопотребитель. На выращивание 1 т пшеницы требуется за вегетационный период 1500 м3 воды, 1 т риса – более 7000 м3. Высокая продуктивность орошаемых земель стимулировала резкое увеличение из площади во всем мире – она сейчас равна 200 млн. га. Составляя около 1/6 всей площади посевов, орошаемые земли дают примерно половину сельскохозяйственной продукции.
Особое место в использовании водных ресурсов занимает водопотребление для нужд населения. На хозяйственно-питьевые цели в нашей стране приходится около 10% водопотребления. При этом обязательными являются бесперебойность водоснабжения, а также строгое соблюдение научно обоснованных санитарно-гигиенических нормативов.
Использование воды для хозяйственных целей – одно из звеньев круговорота воды в природе. Но антропогенное звено круговорота отличается от естественного тем, что в процессе испарения часть использованной человеком воды возвращается в атмосферу опресненной. Другая часть (составляющая, например, при водоснабжении городов и большинства промышленных предприятий 90%) сбрасывается в водоемы в виде сточных вод, загрязненных отходами производства.
По данным Государственного водного кадастра, суммарный забор воды из природных водных объектов в 1995 г. составил 96,9 км3. В том числе для нужд народного хозяйства было использовано свыше 70 км3, в том числе на:
— промышленное водоснабжение – 46 км3 ;
— орошение – 13,1 км3 ;
— сельскохозяйственное водоснабжение – 3,9 км3 ;
— прочие нужды – 7,5 км3 .
Потребности промышленности на 23% удовлетворялись за счет забора воды из природных водных объектов и на 77% — системой оборотного и повторно-последовательного водоснабжения.
Питьевое водоснабжение. Основными принципами питьевого водо–снабжения являются
— государственные гарантии первоочередного обеспечения питьевой водой граждан в целях удовлетворения их жизненных потребностей и охраны здоровья;
— государственный контроль и регулирование вопросов питьевого водоснабжения, подотчетность организаций, ответственных за питьевое водоснабжение, органам исполнительной власти и местного самоуправления, а также органам государственного надзора и контроля, органам по делам гражданской обороны и чрезвычайным ситуациям в пределах их компетенции;
— обеспечение безопасности, надежности и управляемости систем питьевого водоснабжения с учетом их технологических особенностей и выбора источника водоснабжения на основе единых стандартов и нормативов, действующих на территории Украины, приоритетное использование для питьевого водоснабжения подземных источников;
— учет и платность питьевого водоснабжения;
— государственная поддержка производства и поставок оборудования, материалов для питьевого водоснабжения, а также химических веществ для очистки и обеззараживания воды;
— отнесение систем питьевого водоснабжения к важным объектам жизнеобеспечения.
Большое значение имеет удовлетворение потребностей населения в питьевой воде в местах его проживания через централизованные или нецентрализованные системы питьевого водоснабжения.
Источниками централизованного водоснабжения служат поверхностные воды, доля которых в общем объеме водозабора составляет 68%, и подземные воды – 32%.
Нарастают процессы деградации поверхностных водных объектов за счет сбросов в них загрязненных сточных вод предприятиями и объектами жилищно-коммунального хозяйства, нефтехимической, нефтяной, газовой, угольной, мясной, лесной, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности, а также черной и цветной металлургии, сбора коллекторно-дренажных вод с орошаемых земель, загрязненных ядохимикатами и пестицидами.
Неблагополучным является состояние малых рек, особенно в зонах крупных промышленных центров. Значительный ущерб малым рекам наносится в сельской местности из-за нарушения особого режима хозяйственной деятельности в водоохранных зонах и прибрежных защитных полосах, приводит к загрязнению рек, а также смыву почвы в результате водной эрозии.
Возрастает загрязнения подземных вод, используемых для водоснабжения.
Суммарный расход загрязненных вод на водозаборах составляет 5-6% от общего количества подземных вод, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения.
Из-за повышенного загрязнения водоисточников традиционно применяемые технологии обработки воды в большинстве случаев недостаточно эффективны. На эффективность водоподготовки отрицательно влияет дефицит реагентов и низкий уровень оснащенности водопроводных станций, автоматикой и приборами контроля. Положение усугубляется тем, что 40% внутренних поверхностей трубопроводов поражены коррозией, покрыты ржавчиной, следовательно, при транспортировке качество воды дополнительно ухудшается.
Государственный контроль и надзор в области питьевого водоснабжения проводится органами и учреждениями государственной санитарно-эпидемиологической службы во взаимодействии с органами государственного экологического контроля и государственными органами управления использования и охраны водного фонда. Учет количества потребляемой воды из централизованных систем питьевого водоснабжения осуществляется органами жилищно-коммунального хозяйства.
Программы развития питьевого водоснабжения входят неотъемлемой частью в планы социально-экономического развития территорий. Проектирование, строительство и реконструкция централизованных и нецентрализованных систем питьевого водоснабжения осуществляется с расчетными показателями генеральных планов развития территорий, строительными нормами и правилами, государственными стандартами, санитарными правилами и нормами. При этом в обязательном порядке учитываются требования обеспечения надежности указанных систем при воздействии на них дестабилизирующих факторов природного (оползни, подтопления, истощение водоносного горизонта и др.) и техногенного происхождения.
Основным потребителем воды является население (81%), в промышленности используется 11%, остальная часть – в коммунально-бытовом секторе.
Классификация водопользований. Для водопользований устанавливаются следующие признаки классификации: цели водопользования; объекты водопользования; технические условия водопользования; условия предоставления водных объектов в пользование; характер использования воды; способ использования водных объектов; воздействие водопользований на водные объекты.
По целям водопользования разделяются на хозяйственно-питьевые, коммунальные нужды населения, на лечебные, курортные и оздоровительные цели, нужды сельского хозяйства, орошение и обводнение, промышленные нужды, нужды теплоэнергетики, территориальное перераспределение стока поверхностных вод и пополнение запасов подземных вод, нужды гидроэнергетики, нужды водного транспорта и лесосплава, нужды рыбного хозяйства, сброс сточных вод, прочие нужды, многоцелевое водопользование.
По объектам водопользования воды подразделяются на поверхностные, подземные, внутренние территориальные, морские.
По техническим условиям водопользования – на общее и специальное.
По условиям предоставления водных объектов в водопользование – на совместное и обособленное.
По характеру использования воду рассматривают как вещество с определенными свойствами, как массу и энергетический потенциал и как среду обитания.
По способу использования водных объектов – с изъятием воды (с возвратом и без возврата), без изъятия воды.
По воздействию водопользования на водные объекты – на количественные и качественные.
Источники загрязнения водоемов. Источниками загрязнения признаются объекты, с которых осуществляется сброс или иное поступление в водные объекты вредных веществ, ухудшающих качество поверхностных вод, ограничивающих их использование, а также негативно влияющих на состояние дна и береговых водных объектов.
Охрана водных объектов от загрязнения осуществляется посредством регулирования деятельности как стационарных, так и других источников загрязнения.
На территории Украины практически все водоемы подвержены антропогенному влиянию. Качество воды в большинстве из них не отвечает нормативным требованиям. Многолетние наблюдения за динамикой качества поверхностных вод выявили тенденцию к росту их загрязненности. Ежегодно увеличивается число створов с высоким уровнем загрязнения воды (более 10 ПДК) и количество случаев экстремально высокого загрязнения водных объектов (свыше 100 ПДК).
Основными источниками загрязнения водоемов служат предприятия черной и цветной металлургии, химической и нефтехимической промышленности, целлюлозно-бумажной, легкой промышленности.
Загрязнение вод суши. Микробное загрязнение вод происходит в результате поступления в водоемы патогенных микроорганизмов. Выделяют также тепловое загрязнение вод в результате поступления нагретых сточных вод.
Загрязняющие вещества условно можно разделить на несколько групп. По физическому состоянию выделяют нерастворимые, коллоидные и растворимые примеси. Кроме того, загрязнения делятся на минеральные, органические, бактериальные и биологические.
Степень опасности сноса пестицидов в период обработки сельскохозяйственных угодий зависит от способа применения и формы препарата. При наземной обработке опасность загрязнения водоемов меньше. При авиаобработке препарат может сноситься потоками воздуха на сотни метров и осаждаться на необработанной территории и поверхности водоемов.
Водохранилища и гидротехнические сооружения. В гидрографической сети Украины все большую роль играют искусственные водоемы – водохранилища (водоемы замедленного водообмена), предназначенные для выравнивания и регулирования стока, а также обеспечивать работу электростанций, систем орошения и др. Чтобы сбалансировать обеспечение водными ресурсами, была осуществлена широкая программа водохозяйственного и гидроэнергетического строительства. В то же время зарегулирование рек плотинами и образование водохранилищ имеет и отрицательные стороны.
Поддержание в надлежащем техническом и санитарном состоянии водохранилищ, предоставленных в особое пользование, осуществляется организациями, в пользовании которых они находятся.
К гидротехническим сооружениям относятся плотины, здания гидроэлектростанций, водосборные, водоспускные и водовыпускные сооружения, тоннели, каналы, насосные станции, судоходные шлюзы, судоподъемники, сооружения, предназначенные для защиты от наводнений и разрушения берегов водохранилищ, берегов и дна рек, сооружения (дамбы), ограждающие хранилища жидких отходов промышленных и сельскохозяйственных организаций, устройства от размыва на каналах, а также другие сооружения для использования водных ресурсов и предотвращения вредного воздействия вод и жидких отходов.
Износ и старение основных фондов водного хозяйства, ликвидация ряда органов управления, возникновение различных форм собственности, отсутствие должного надзора за безопасной эксплуатацией делают все более реальным прорыв плотин водохранилищ и накопителей стоков, что может привести к катастрофическим последствиям, угрожает естественной основе жизни человека.
Выше проектных отметок заполнены многие хвостохранилища и шламохранилища, что может привести к тяжелым последствиям. Стоит задача нейтрализовать токсичные вещества в поступающих в эти хранилища отходах производства, обеспечить систематический контроль за чистотой вод, сбрасываемых из хвостохранилищ в открытые водоемы.
В последние два-три года в связи с финансовыми проблемами практически прекращены ремонтные и регламентные работы на ряде водохранилищ, числящихся на балансе металлургических заводов. А между тем они находятся в предаварийном и аварийном состоянии и требуют полного восстановления, проведения капитальных ремонтов.
Самоочищение водоемов. Каждый водоем – это сложная система, где обитают бактерии, высшие водные растения, различные беспозвоночные животные. Совокупная их деятельность обеспечивает самоочищение водоемов. Одна из природоохранных задач поддержать способность самоочищения водоемов от примесей.
Факторы самоочищения водоемов можно условно разделить на три группы: физические, химические и биологические.
Среди физических факторов первостепенное значение имеет разбавление, растворение и перемешивание поступающих загрязнений. Хорошее перемешивание и снижение концентраций взвешенных частиц обеспечивается быстрым течением рек. Способствует самоочищению водоемов оседание на дно нерастворимых осадков, а также отстаивание загрязненных вод. В зонах с умеренным климатом река самоочищается через 200-300 км от места загрязнения, а на Крайнем Севере – через 2 тыс. км.
Обеззараживание воды происходит под влиянием ультрафиолетового излучения Солнца. Эффект обеззараживания достигается прямым губительным воздействием ультрафиолетовых лучей на белковые коллоиды и ферменты протоплазмы микробных клеток, а также споровые организмы и вирусы.
Из химических факторов самоочищения водоемов следует отметить окисление органических и неорганических веществ. Часто дают оценку самоочищения водоема по отношению к легко окисляемому органическому веществу или по общему содержанию органических веществ.
Санитарный режим водоема характеризуется прежде всего количеством растворенного в нем кислорода. Его должно бить не менее 4 мг на 1 л воды в любой период года для водоемов для водоемов первого и второго видов. К первому виду относят водоемы, используемые для питьевого водоснабжения предприятий, ко второму – используемые для купания, спортивных мероприятий, а также находящихся в черте населенных пунктов.
К биологическим факторам самоочищения водоема относятся водоросли, плесневые и дрожжевые грибки. Однако фитопланктон не всегда положительно воздействует на процессы самоочищения: в отдельных случаях массовое развитее сине-зеленых водорослей в искусственных водоемах можно рассматривать как процесс самозагрязнения.
Самоочищению водоемов от бактерий и вирусов могут способствовать и представители животного мира. Так, устрица и некоторые другие амебы адсорбируют кишечные и другие вирусы. Каждый моллюск отфильтровывает в сутки более 30 л воды.
Чистота водоемов немыслима без охраны их растительности. Только на основе глубокого знания экологии каждого водоема, эффективного контроля за развитием населяющих его различных живых организмов можно достичь положительных результатов, обеспечить прозрачность и высокую биологическую продуктивность рек, озер и водохранилищ.
Неблагоприятно на процессы самоочищения водоемов влияют и другие факторы. Химическое загрязнение водоемов промышленными стоками, биогенными элементами (азотом, фосфором и др.) тормозит естественные окислительные процессы, убивает микроорганизмы. То же относится и к спуску термальных сточных вод тепловыми электростанциями.
Многостадийный процесс, иногда растягивающийся на длительное время – самоочищение от нефти. В природных условиях комплекс физических процессов самоочищения воды от нефти состоит из ряда составляющих: испарения; оседания комочков, особенно перегруженных наносами и пылью; слипание комочков, взвешенных в толще воды; всплывания комочков, образующих пленку с включениями воды и воздуха; снижения концентраций взвешенной и растворенной нефти вследствие оседания, всплывания и смешивания с чистой водой. Интенсивность этих процессов зависит от свойств конкретного вида нефти (плотность, вязкость, коэффициент теплового расширения), наличия в воде коллоидов, взвешенных и влекомых частиц планктона и т.д., температура воздуха и от солнечного освещения.
Санитарные условия спуска сточных вод. Водоемы и водотоки (водные объекты) считаются загрязненными, если показатели состава и свойств воды в них изменились под прямым или косвенным влиянием производственной деятельности и бытового использования населением и стали частично или полностью непригодными для одного из видов водопользования. Пригодность состава и свойств поверхностных вод, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения и культурно-бытовых нужд населения, а также рыбохозяйственных целей, определяется их соответствием требованиям и нормативам одновременно. Если водный объект или его участок используют для различных нужд народного хозяйства, при определении условий сброса сточных вод следует использовать более жесткие нормативы качества поверхностных вод.
Состав и свойства воды, водных объектов должны контролироваться в створе, расположенном на водотоках на 1 км выше ближайших по течению пунктов водопользования, а на непроточных водоемах и водохранилищах – на 1 км в обе стороны от пункта водопользования.
Состав и свойства воды в водоемах или водотоке в пунктах питьевого и культурно-бытового водопользования по всем показателям должны соответствовать нормативам.
Запрещается сбрасывать в водные объекты: а) сточные воды, содержащие вещества или продукты трансформации веществ в воде, для которых не установлены ПДК, а также вещества, для которых отсутствуют методы аналитического контроля; б) сточные воды, которые могут быть устранены путем организации бессточного производства, рациональной технологии, максимального использования в системах оборотного и повторного водоснабжения после соответствующей очистки и обеззараживания в промышленности, городском хозяйстве и для орошения в сельском хозяйстве; в) неочищенные или недостаточно очищенные производственные, хозяйственно-бытовые сточные воды и поверхностный сток с территорий промышленных площадок и населенных пунктов.
Запрещается сбрасывать в водные объекты сточные воды, содержащие возбудителей инфекционных заболеваний. Сточные воды, опасные в эпидемическом отношении, могут сбрасываться в водные объекты только после соответствующей очистки и обеззараживания.
Запрещается допускать в водные объекты утечки от нефте- и продуктопроводов, нефтепромыслов, а также сброс мусора, неочищенных сточных, подсланевых, балластных вод и течки других веществ с плавучих средств водного транспорта.
Запрещается на водных объектах, используемых преимущественно для водоснабжения населения, молевой сплав леса, а также сплав древесины, в пучках и кошелях без судовой тяги.
Не допускается сброс сточных вод в водные объекты, используемые для водо- и грязелечения, а также в водные объекты, находящиеся в пределах округов санитарной охраны курортов.
Место выпуска сточных вод должно быть расположено ниже по течению реки от границы населенного пункта и всех мест водопользования населения с учетом возможности обратного течения при нагонных ветрах. Место выпуска сточных вод в непроточные и малопроточные водоемы (озера, водохранилища и др.) должно определяться с учетом санитарных, метеорологических и гидрологических условий с целью исключения отрицательного влияния выпуска сточных вод на водопользование населения.
Сброс сточных вод в водные объекты в черте населенного пункта через существующие выпуски допускается лишь в исключительных случаях при соответствующем технико-экономическом обосновании и по согласованию с органами государственного санитарного контроля.
Запрещается принятие в эксплуатацию объектов с недоделками, отступлениями от утвержденного проекта, не обеспечивающими соблюдение нормативного качества воды, а также без апробации, испытания и проверки работы всего установленного оборудования и механизмов.
Водоохранные зоны. Согласно водном кодексу Украины, для поддержания водных объектов в состоянии, соответствующем экологическим требованиям, для предотвращения загрязнения, засорения и истощения поверхностных вод, а также сохранения среды обитания объектов животного и растительного мира устанавливаются водоохранные зоны. В пределах водоохранных зон устанавливаются прибрежные защитные полосы, где запрещается распахивать землю, рубить и корчевать лес, размещать животноводческие фермы и лагеря, а также вести другую деятельность.
Государственный контроль за соблюдением режима использования и охраны прибрежных ресурсов и иной хозяйственной деятельности граждан и юридических лиц в водоохранной зоне осуществляется органами и исполнительной власти субъектов Украины.
Охрана водоемов. Водное законодательство Украины регулирует отношения в области использования и охраны водных объектов в целях обеспечения прав граждан на чистую воду и благоприятную водную среду; поддержание оптимальных условий водопользования; качества поверхностных и подземных вод в соответствии с санитарными и экологическими требованиями; защиты водных объектов от загрязнения, засорения и истощения; сохранения биологического разнообразия водных экосистем.
Согласно Водному кодексу Украины, использование водных объектов для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения является приоритетным. Для этих водоснабжений должны использоваться защищенные от загрязнения и засорения поверхностные и подземные водные объекты.
Запрещается сброс сточных и дренажных вод в водные объекты:
— содержащие природные лечебные ресурсы;
— отнесенные к особо охраняемым;
— находящиеся в курортных зонах, местах отдыха населения;
— находящиеся в местах нереста и зимовки ценных и особо охраняемых видов рыб, в местах обитания ценных и занесенных в Красную книгу видов животных и растений.
Порядок разработки и утверждения нормативов предельно допустимых вредных воздействий на водные объекты устанавливается правительством Украины.
Охрана малых рек. Малые реки (длиной до 100 км), на долю которых приходится значительная часть поверхностного стока.
Своеобразный компонент географической среды, малые реки в значительной степени выполняют функцию регулятора водного режима определенных ландшафтов, поддерживая равновесие и осуществляя перераспределение влаги. Главной особенностью формирования стока малых рек является очень тесная их связь с ландшафтом бассейна, что и обусловливает легкую уязвимость этих водных артерий – не только при чрезмерном использовании водных ресурсов, но и при освоении водосбора.
Под воздействием хозяйственной деятельности малые реки преждевременно вступили в фазу старения. Снижение водности и заиление русел способствует быстрому зарастанию и заболачиванию, наступает деградация, и малые реки исчезают с лица земли.
Вырубка лесов и неумеренная распашка прилегающих территорий приводят к значительному уменьшению поверхностного и подземного грунтового стока воды в малые реки. Особенно пагубна распашка склонов, балок, оврагов, при которой нарушается эрозионная устойчивость почвы и значительная ее часть смывается в реки. Реки заиливаются, мелеют.
Для малой реки чрезвычайно опасны сточные воды крупных свиноводческих ферм. Пока еще нет таких надежных способов очистки, чтобы сток свинофермы стал пригоден для сбрасывания в реку. Значит, эти сточные воды вообще нельзя сбрасывать в реку. Их нужно полностью использовать для удобрительного орошения кормовых культур, правда при условии, что рядом с фермой располагаются большие земельные угодья. Другой вариант решения проблемы – создания на крупных фермах установок по переработке навоза в биогаз и удобрения.
Охрана вод малых рек теснейшим образом связана с охраной от загрязнения территорий, с которой река собирает свои воды.
У малых рек способность к самоочищению значительно меньше, чем у больших, и механизм самоочищения при перегрузках легко нарушается. В связи с этим особенно остро стоит задача создания на их берегах водоохранных зон.
Овраги, примыкающие к водоохранной зоне, должны быть укреплены, чтобы не засоряли, не заиливали водоем. За пределы зоны должны бить вынесены все объекты-загрязнители. Родники, питающие реку или озеро должны быть расчищены, ухожены.
Очистка бытовых сточных вод. Очистка сточных вод – это разрушение или удаление из них определенных веществ, а обеззараживание – удаление патогенных микроорганизмов.
Канализация – комплекс инженерных сооружений и санитарных мероприятий, обеспечивающих сбор и удаление за пределы населенных мест и промышленных предприятий загрязненных сточных вод, их очистку, обезвреживание и обеззараживание.
Через коммунальные системы канализации в поверхностные водные объекты ежегодно сбрасывается 13,3 млрд. м3 сточных вод, из которых на очистных сооружениях очищается до установленных нормативов 8% стоков, а 92% сбрасываются недостаточно очищенными и 18% — без всякой очистки.
В настоящее время наиболее широкое применение в нашей стране находит система канализации, предусматривающая устройство двух сетей трубопроводов: по производственно-бытовой сети хозяйственно-бытовые и промышленные сточные воды подаются на очистные сооружения, а по водостоку, как правило, без очистки, в ближайший водный объект отводятся дождевые и талые воды.
Очистка промышленных сточных вод. Механическая очистка сточных вод обеспечивает удаление взвешенных грпубо- и мелкодисперсных (твердых и жидких) примесей. Грубодисперсные примеси обычно выделяют из сточных вод отстаиванием и флотацией, мелкодисперсные – фильтрованием, отстаиванием, электрохимической коагуляцией, флокуляцией
Самым распространенным химическим методом очистки сточных вод является нейтрализация. Сточные воды многих производств содержат серную, соляную и азотную кислоты. Нейтрализация кислых стоков может производиться фильтрацией их через магнезит, доломит, любые известняки. Часто после химической очистки сточные воды подвергают биологической очистке. В ряде случаев при химической очистке можно извлекать ценные соединения и тем самым снижать производства.
В настоящее время сточные воды часто доочищают для повторного использования в производственном водоснабжении. Это делают, когда в воде зафиксированы повышенное солесодержание, биологически неокисляемые органические вещества, канцерогенные соединения и др. Метод очистки стоков выбирают в зависимости от конкретных остаточных загрязнений воды.
Производственные сточные воды, содержащие токсические органические и минеральные вещества, все чаще обезвреживаются с помощью огневого метода. Под влиянием высокой температуры в процессе горения органического топлива токсические органические вещества окисляются и полностью сгорают, а минеральные частично выводятся в виде расплава, частично выносятся дымовыми газами в виде мелкой пыли и паров. Наиболее универсальны и эффективны циклонные печи (реакторы).
Ученые из Лос-Аламосской национальной лаборатории (США) совместно с исследователями из Международного университета штата Флорида (Майами) и Университета Майами разрабатывают способ уничтожения вредных жидких отходов с использованием электронного ускорителя. В ходе экспериментальных исследований на заводе по обработке городских отходов в округе Дейд (штат Флорида) проводилось облучение тонкого слоя падающей загрязненной воды (при расходе 380 л/мин) с помощью сканирующего электронного луча. При этом разрушались такие опасные загрязняющие вещества, как бензол, трихлорэтилен и фенол.
Бессточное производство. Темпы развития индустрии сегодня настолько высоки, что одноразовое использование для производственных нужд запасов пресной воды – недопустимая роскошь.
Поэтому ученые заняты разработкой новых бессточных технологий, что практически полностью решит проблему защиты водоемов от загрязнения. Однако разработка и внедрение безотходных технологий потребует определенного времени, до реального перехода всех производственных процессов на безотходную технологию еще далеко. Чтобы всемерно ускорить создание и внедрение в народнохозяйственную практику принципов и элементов безотходной технологии будущего, необходимо решить проблему замкнутого цикла водоснабжения промышленных предприятий. На первых этапах надо внедрить технологию водообеспечения с минимальным потреблением свежей воды и сбросом, а также ускоренными темпами строить очистные сооружения.
При строительстве новых предприятий на отстойники, аэраторы, фильтры уходит иногда четверть и более капиталовложений. Сооружать их, конечно, необходимо, но радикальный выход в коренном изменении системы водопользования. Надо перестать рассматривать реки и водоемы как мусоросборники и перевести промышленность на замкнутую технологию.
При замкнутой технологии предприятие использованную и очищенную затем воду возвращает в оборот, а из внешних источников только пополняет потери.
Во многих отраслях промышленности до недавних пор сточные воды не дифференцировались, объединялись в общий поток, локальные сооружения очистки с утилизацией отходов не строились. В настоящее время в ряде отраслей промышленности уже разработаны и частично реализованы замкнутые водооборотные схемы с локальной очисткой, что значительно снизит удельные нормы водопотребления.
Мониторинг водных объектов. Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды ведет наблюдение за загрязнением поверхностных вод суши.
Санитарно-эпидемологическая служба Украины отвечает за санитарную охрану водоемов.
Работает сеть санитарных лабораторий на предприятиях для изучения состава сточных вод и качества воды водоемов.
Следует отметить, что традиционные методы наблюдений и контроля имеют один принципиальный недостаток – они неоперативны и, кроме того, характеризуют состав загрязнений объектов природной среды только в моменты отбора проб. О том, что происходит с водным объектом в периоды между отборами проб, можно только догадываться. К тому же лабораторные анализы занимают немалое время (включая и то, что требуется для доставки пробы с пункта наблюдения). Особенно эти методы неэффективны в экстремальных ситуациях, в случаях аварий.
Несомненно, более действен контроль за качеством воды, осуществляемый с помощью автоматических приборов. Электрические датчики постоянно измеряют концентрации загрязнений, что способствует быстрому принятию решений в случае неблагоприятных воздействий на источники водоснабжения.
Литература.
1. Ю. В. Новиков
«Экология, окружающая среда и человек.» Москва 1998г.
2. И. Р. Голубев, Ю. В. Новиков
«Окружающая среда и ее охрана.»
3. В. Д. Ермакова, А… Я. Сухарева
«Экологическое право Росси.» Москва 1997г.
4. Т. А. Хорунжая
«Методы оценки экологической опасности.» 1998г.
5. В. И. Данилов-Данильянов
«Экологические проблемы: Что происходит, кто виноват и что делать.»
www.ronl.ru
Содержание
1. Водные ресурсы и их использование
2. Питьевое водоснабжение.
3. Классификация водопользований.
4. Источники загрязнения водоемов.
5. Загрязнение вод суши.
6. Водохранилища и гидротехнические сооружения.
7. Самоочищение водоемов.
8. Санитарные условия спуска сточных вод.
9. Водоохранные зоны.
10. Охрана водоемов.
11. Охрана малых рек.
12. Очистка бытовых сточных вод.
13. Очистка промышленных сточных вод.
14. Бессточное производство.
15. Мониторинг водных объектов.
16. Литература
Водные ресурсы и их использование. Вода занимает особое положение среди природных богатств Земли. Известный русский и советский геолог академик А. П. Карпинский говорил, что нет более драгоценного ископаемого, чем вода, без которой жизнь невозможна.
В настоящее время обеспеченность водой в расчете на одного человека в сутки в различных странах мира разная. В ряде стран с развитой экономикой назрела угроза недостатка воды. Дефицит пресной воды на земле растет в геометрической прогрессии. Однако существуют перспективные источники пресной воды – айсберги, рожденные ледниками Антарктиды и Гренландии.
Без воды не может жить человек. Вода – один из важнейших факторов, определяющих размещение производительных сил, а очень часто и средство производства. Увеличение расходования воды промышленностью связано не только с ее быстрым развитием, но и с увеличением расхода воды на единицу продукции. Например, на производство 1 т хлопчатобумажной ткани фабрики расходуют 250 м3 воды. Много воды требуется химической промышленности. Так, на производство 1 т аммиака затрачивается около 1000 м3 воды.
Современные крупные теплоэлектростанции потребляют огромное количество воды. Только одна станция мощностью 300 тыс. кВт расходует до 120 м3 /с, или более 300 млн. м3 в год. Валовое потребление воды для этих станций в перспективе возрастет примерно в 9-10 раз.
Одним из наиболее значительных водопотребителей является сельское хозяйство. В системе водного хозяйства это самый крупный водопотребитель. На выращивание 1 т пшеницы требуется за вегетационный период 1500 м3 воды, 1 т риса – более 7000 м3. Высокая продуктивность орошаемых земель стимулировала резкое увеличение из площади во всем мире – она сейчас равна 200 млн. га. Составляя около 1/6 всей площади посевов, орошаемые земли дают примерно половину сельскохозяйственной продукции.
Особое место в использовании водных ресурсов занимает водопотребление для нужд населения. На хозяйственно-питьевые цели в нашей стране приходится около 10% водопотребления. При этом обязательными являются бесперебойность водоснабжения, а также строгое соблюдение научно обоснованных санитарно-гигиенических нормативов.
Использование воды для хозяйственных целей – одно из звеньев круговорота воды в природе. Но антропогенное звено круговорота отличается от естественного тем, что в процессе испарения часть использованной человеком воды возвращается в атмосферу опресненной. Другая часть (составляющая, например, при водоснабжении городов и большинства промышленных предприятий 90%) сбрасывается в водоемы в виде сточных вод, загрязненных отходами производства.
По данным Государственного водного кадастра, суммарный забор воды из природных водных объектов в 1995 г. составил 96,9 км3. В том числе для нужд народного хозяйства было использовано свыше 70 км3, в том числе на:
— промышленное водоснабжение – 46 км3 ;
— орошение – 13,1 км3 ;
— сельскохозяйственное водоснабжение – 3,9 км3 ;
— прочие нужды – 7,5 км3 .
Потребности промышленности на 23% удовлетворялись за счет забора воды из природных водных объектов и на 77% — системой оборотного и повторно-последовательного водоснабжения.
Питьевое водоснабжение. Основными принципами питьевого водо–снабжения являются
— государственные гарантии первоочередного обеспечения питьевой водой граждан в целях удовлетворения их жизненных потребностей и охраны здоровья;
— государственный контроль и регулирование вопросов питьевого водоснабжения, подотчетность организаций, ответственных за питьевое водоснабжение, органам исполнительной власти и местного самоуправления, а также органам государственного надзора и контроля, органам по делам гражданской обороны и чрезвычайным ситуациям в пределах их компетенции;
— обеспечение безопасности, надежности и управляемости систем питьевого водоснабжения с учетом их технологических особенностей и выбора источника водоснабжения на основе единых стандартов и нормативов, действующих на территории Украины, приоритетное использование для питьевого водоснабжения подземных источников;
— учет и платность питьевого водоснабжения;
— государственная поддержка производства и поставок оборудования, материалов для питьевого водоснабжения, а также химических веществ для очистки и обеззараживания воды;
— отнесение систем питьевого водоснабжения к важным объектам жизнеобеспечения.
Большое значение имеет удовлетворение потребностей населения в питьевой воде в местах его проживания через централизованные или нецентрализованные системы питьевого водоснабжения.
Источниками централизованного водоснабжения служат поверхностные воды, доля которых в общем объеме водозабора составляет 68%, и подземные воды – 32%.
Нарастают процессы деградации поверхностных водных объектов за счет сбросов в них загрязненных сточных вод предприятиями и объектами жилищно-коммунального хозяйства, нефтехимической, нефтяной, газовой, угольной, мясной, лесной, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности, а также черной и цветной металлургии, сбора коллекторно-дренажных вод с орошаемых земель, загрязненных ядохимикатами и пестицидами.
Неблагополучным является состояние малых рек, особенно в зонах крупных промышленных центров. Значительный ущерб малым рекам наносится в сельской местности из-за нарушения особого режима хозяйственной деятельности в водоохранных зонах и прибрежных защитных полосах, приводит к загрязнению рек, а также смыву почвы в результате водной эрозии.
Возрастает загрязнения подземных вод, используемых для водоснабжения.
Суммарный расход загрязненных вод на водозаборах составляет 5-6% от общего количества подземных вод, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения.
Из-за повышенного загрязнения водоисточников традиционно применяемые технологии обработки воды в большинстве случаев недостаточно эффективны. На эффективность водоподготовки отрицательно влияет дефицит реагентов и низкий уровень оснащенности водопроводных станций, автоматикой и приборами контроля. Положение усугубляется тем, что 40% внутренних поверхностей трубопроводов поражены коррозией, покрыты ржавчиной, следовательно, при транспортировке качество воды дополнительно ухудшается.
Государственный контроль и надзор в области питьевого водоснабжения проводится органами и учреждениями государственной санитарно-эпидемиологической службы во взаимодействии с органами государственного экологического контроля и государственными органами управления использования и охраны водного фонда. Учет количества потребляемой воды из централизованных систем питьевого водоснабжения осуществляется органами жилищно-коммунального хозяйства.
Программы развития питьевого водоснабжения входят неотъемлемой частью в планы социально-экономического развития территорий. Проектирование, строительство и реконструкция централизованных и нецентрализованных систем питьевого водоснабжения осуществляется с расчетными показателями генеральных планов развития территорий, строительными нормами и правилами, государственными стандартами, санитарными правилами и нормами. При этом в обязательном порядке учитываются требования обеспечения надежности указанных систем при воздействии на них дестабилизирующих факторов природного (оползни, подтопления, истощение водоносного горизонта и др.) и техногенного происхождения.
Основным потребителем воды является население (81%), в промышленности используется 11%, остальная часть – в коммунально-бытовом секторе.
Классификация водопользований. Для водопользований устанавливаются следующие признаки классификации: цели водопользования; объекты водопользования; технические условия водопользования; условия предоставления водных объектов в пользование; характер использования воды; способ использования водных объектов; воздействие водопользований на водные объекты.
По целям водопользования разделяются на хозяйственно-питьевые, коммунальные нужды населения, на лечебные, курортные и оздоровительные цели, нужды сельского хозяйства, орошение и обводнение, промышленные нужды, нужды теплоэнергетики, территориальное перераспределение стока поверхностных вод и пополнение запасов подземных вод, нужды гидроэнергетики, нужды водного транспорта и лесосплава, нужды рыбного хозяйства, сброс сточных вод, прочие нужды, многоцелевое водопользование.
По объектам водопользования воды подразделяются на поверхностные, подземные, внутренние территориальные, морские.
По техническим условиям водопользования – на общее и специальное.
По условиям предоставления водных объектов в водопользование – на совместное и обособленное.
По характеру использования воду рассматривают как вещество с определенными свойствами, как массу и энергетический потенциал и как среду обитания.
По способу использования водных объектов – с изъятием воды (с возвратом и без возврата), без изъятия воды.
По воздействию водопользования на водные объекты – на количественные и качественные.
Источники загрязнения водоемов. Источниками загрязнения признаются объекты, с которых осуществляется сброс или иное поступление в водные объекты вредных веществ, ухудшающих качество поверхностных вод, ограничивающих их использование, а также негативно влияющих на состояние дна и береговых водных объектов.
Охрана водных объектов от загрязнения осуществляется посредством регулирования деятельности как стационарных, так и других источников загрязнения.
На территории Украины практически все водоемы подвержены антропогенному влиянию. Качество воды в большинстве из них не отвечает нормативным требованиям. Многолетние наблюдения за динамикой качества поверхностных вод выявили тенденцию к росту их загрязненности. Ежегодно увеличивается число створов с высоким уровнем загрязнения воды (более 10 ПДК) и количество случаев экстремально высокого загрязнения водных объектов (свыше 100 ПДК).
Основными источниками загрязнения водоемов служат предприятия черной и цветной металлургии, химической и нефтехимической промышленности, целлюлозно-бумажной, легкой промышленности.
Загрязнение вод суши. Микробное загрязнение вод происходит в результате поступления в водоемы патогенных микроорганизмов. Выделяют также тепловое загрязнение вод в результате поступления нагретых сточных вод.
Загрязняющие вещества условно можно разделить на несколько групп. По физическому состоянию выделяют нерастворимые, коллоидные и растворимые примеси. Кроме того, загрязнения делятся на минеральные, органические, бактериальные и биологические.
Степень опасности сноса пестицидов в период обработки сельскохозяйственных угодий зависит от способа применения и формы препарата. При наземной обработке опасность загрязнения водоемов меньше. При авиаобработке препарат может сноситься потоками воздуха на сотни метров и осаждаться на необработанной территории и поверхности водоемов.
Водохранилища и гидротехнические сооружения. В гидрографической сети Украины все большую роль играют искусственные водоемы – водохранилища (водоемы замедленного водообмена), предназначенные для выравнивания и регулирования стока, а также обеспечивать работу электростанций, систем орошения и др. Чтобы сбалансировать обеспечение водными ресурсами, была осуществлена широкая программа водохозяйственного и гидроэнергетического строительства. В то же время зарегулирование рек плотинами и образование водохранилищ имеет и отрицательные стороны.
Поддержание в надлежащем техническом и санитарном состоянии водохранилищ, предоставленных в особое пользование, осуществляется организациями, в пользовании которых они находятся.
К гидротехническим сооружениям относятся плотины, здания гидроэлектростанций, водосборные, водоспускные и водовыпускные сооружения, тоннели, каналы, насосные станции, судоходные шлюзы, судоподъемники, сооружения, предназначенные для защиты от наводнений и разрушения берегов водохранилищ, берегов и дна рек, сооружения (дамбы), ограждающие хранилища жидких отходов промышленных и сельскохозяйственных организаций, устройства от размыва на каналах, а также другие сооружения для использования водных ресурсов и предотвращения вредного воздействия вод и жидких отходов.
Износ и старение основных фондов водного хозяйства, ликвидация ряда органов управления, возникновение различных форм собственности, отсутствие должного надзора за безопасной эксплуатацией делают все более реальным прорыв плотин водохранилищ и накопителей стоков, что может привести к катастрофическим последствиям, угрожает естественной основе жизни человека.
Выше проектных отметок заполнены многие хвостохранилища и шламохранилища, что может привести к тяжелым последствиям. Стоит задача нейтрализовать токсичные вещества в поступающих в эти хранилища отходах производства, обеспечить систематический контроль за чистотой вод, сбрасываемых из хвостохранилищ в открытые водоемы.
В последние два-три года в связи с финансовыми проблемами практически прекращены ремонтные и регламентные работы на ряде водохранилищ, числящихся на балансе металлургических заводов. А между тем они находятся в предаварийном и аварийном состоянии и требуют полного восстановления, проведения капитальных ремонтов.
Самоочищение водоемов. Каждый водоем – это сложная система, где обитают бактерии, высшие водные растения, различные беспозвоночные животные. Совокупная их деятельность обеспечивает самоочищение водоемов. Одна из природоохранных задач поддержать способность самоочищения водоемов от примесей.
Факторы самоочищения водоемов можно условно разделить на три группы: физические, химические и биологические.
Среди физических факторов первостепенное значение имеет разбавление, растворение и перемешивание поступающих загрязнений. Хорошее перемешивание и снижение концентраций взвешенных частиц обеспечивается быстрым течением рек. Способствует самоочищению водоемов оседание на дно нерастворимых осадков, а также отстаивание загрязненных вод. В зонах с умеренным климатом река самоочищается через 200-300 км от места загрязнения, а на Крайнем Севере – через 2 тыс. км.
Обеззараживание воды происходит под влиянием ультрафиолетового излучения Солнца. Эффект обеззараживания достигается прямым губительным воздействием ультрафиолетовых лучей на белковые коллоиды и ферменты протоплазмы микробных клеток, а также споровые организмы и вирусы.
Из химических факторов самоочищения водоемов следует отметить окисление органических и неорганических веществ. Часто дают оценку самоочищения водоема по отношению к легко окисляемому органическому веществу или по общему содержанию органических веществ.
Санитарный режим водоема характеризуется прежде всего количеством растворенного в нем кислорода. Его должно бить не менее 4 мг на 1 л воды в любой период года для водоемов для водоемов первого и второго видов. К первому виду относят водоемы, используемые для питьевого водоснабжения предприятий, ко второму – используемые для купания, спортивных мероприятий, а также находящихся в черте населенных пунктов.
К биологическим факторам самоочищения водоема относятся водоросли, плесневые и дрожжевые грибки. Однако фитопланктон не всегда положительно воздействует на процессы самоочищения: в отдельных случаях массовое развитее сине-зеленых водорослей в искусственных водоемах можно рассматривать как процесс самозагрязнения.
Самоочищению водоемов от бактерий и вирусов могут способствовать и представители животного мира. Так, устрица и некоторые другие амебы адсорбируют кишечные и другие вирусы. Каждый моллюск отфильтровывает в сутки более 30 л воды.
Чистота водоемов немыслима без охраны их растительности. Только на основе глубокого знания экологии каждого водоема, эффективного контроля за развитием населяющих его различных живых организмов можно достичь положительных результатов, обеспечить прозрачность и высокую биологическую продуктивность рек, озер и водохранилищ.
Неблагоприятно на процессы самоочищения водоемов влияют и другие факторы. Химическое загрязнение водоемов промышленными стоками, биогенными элементами (азотом, фосфором и др.) тормозит естественные окислительные процессы, убивает микроорганизмы. То же относится и к спуску термальных сточных вод тепловыми электростанциями.
Многостадийный процесс, иногда растягивающийся на длительное время – самоочищение от нефти. В природных условиях комплекс физических процессов самоочищения воды от нефти состоит из ряда составляющих: испарения; оседания комочков, особенно перегруженных наносами и пылью; слипание комочков, взвешенных в толще воды; всплывания комочков, образующих пленку с включениями воды и воздуха; снижения концентраций взвешенной и растворенной нефти вследствие оседания, всплывания и смешивания с чистой водой. Интенсивность этих процессов зависит от свойств конкретного вида нефти (плотность, вязкость, коэффициент теплового расширения), наличия в воде коллоидов, взвешенных и влекомых частиц планктона и т.д., температура воздуха и от солнечного освещения.
Санитарные условия спуска сточных вод. Водоемы и водотоки (водные объекты) считаются загрязненными, если показатели состава и свойств воды в них изменились под прямым или косвенным влиянием производственной деятельности и бытового использования населением и стали частично или полностью непригодными для одного из видов водопользования. Пригодность состава и свойств поверхностных вод, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения и культурно-бытовых нужд населения, а также рыбохозяйственных целей, определяется их соответствием требованиям и нормативам одновременно. Если водный объект или его участок используют для различных нужд народного хозяйства, при определении условий сброса сточных вод следует использовать более жесткие нормативы качества поверхностных вод.
Состав и свойства воды, водных объектов должны контролироваться в створе, расположенном на водотоках на 1 км выше ближайших по течению пунктов водопользования, а на непроточных водоемах и водохранилищах – на 1 км в обе стороны от пункта водопользования.
Состав и свойства воды в водоемах или водотоке в пунктах питьевого и культурно-бытового водопользования по всем показателям должны соответствовать нормативам.
Запрещается сбрасывать в водные объекты: а) сточные воды, содержащие вещества или продукты трансформации веществ в воде, для которых не установлены ПДК, а также вещества, для которых отсутствуют методы аналитического контроля; б) сточные воды, которые могут быть устранены путем организации бессточного производства, рациональной технологии, максимального использования в системах оборотного и повторного водоснабжения после соответствующей очистки и обеззараживания в промышленности, городском хозяйстве и для орошения в сельском хозяйстве; в) неочищенные или недостаточно очищенные производственные, хозяйственно-бытовые сточные воды и поверхностный сток с территорий промышленных площадок и населенных пунктов.
Запрещается сбрасывать в водные объекты сточные воды, содержащие возбудителей инфекционных заболеваний. Сточные воды, опасные в эпидемическом отношении, могут сбрасываться в водные объекты только после соответствующей очистки и обеззараживания.
Запрещается допускать в водные объекты утечки от нефте- и продуктопроводов, нефтепромыслов, а также сброс мусора, неочищенных сточных, подсланевых, балластных вод и течки других веществ с плавучих средств водного транспорта.
Запрещается на водных объектах, используемых преимущественно для водоснабжения населения, молевой сплав леса, а также сплав древесины, в пучках и кошелях без судовой тяги.
Не допускается сброс сточных вод в водные объекты, используемые для водо- и грязелечения, а также в водные объекты, находящиеся в пределах округов санитарной охраны курортов.
Место выпуска сточных вод должно быть расположено ниже по течению реки от границы населенного пункта и всех мест водопользования населения с учетом возможности обратного течения при нагонных ветрах. Место выпуска сточных вод в непроточные и малопроточные водоемы (озера, водохранилища и др.) должно определяться с учетом санитарных, метеорологических и гидрологических условий с целью исключения отрицательного влияния выпуска сточных вод на водопользование населения.
Сброс сточных вод в водные объекты в черте населенного пункта через существующие выпуски допускается лишь в исключительных случаях при соответствующем технико-экономическом обосновании и по согласованию с органами государственного санитарного контроля.
Запрещается принятие в эксплуатацию объектов с недоделками, отступлениями от утвержденного проекта, не обеспечивающими соблюдение нормативного качества воды, а также без апробации, испытания и проверки работы всего установленного оборудования и механизмов.
Водоохранные зоны. Согласно водном кодексу Украины, для поддержания водных объектов в состоянии, соответствующем экологическим требованиям, для предотвращения загрязнения, засорения и истощения поверхностных вод, а также сохранения среды обитания объектов животного и растительного мира устанавливаются водоохранные зоны. В пределах водоохранных зон устанавливаются прибрежные защитные полосы, где запрещается распахивать землю, рубить и корчевать лес, размещать животноводческие фермы и лагеря, а также вести другую деятельность.
Государственный контроль за соблюдением режима использования и охраны прибрежных ресурсов и иной хозяйственной деятельности граждан и юридических лиц в водоохранной зоне осуществляется органами и исполнительной власти субъектов Украины.
Охрана водоемов. Водное законодательство Украины регулирует отношения в области использования и охраны водных объектов в целях обеспечения прав граждан на чистую воду и благоприятную водную среду; поддержание оптимальных условий водопользования; качества поверхностных и подземных вод в соответствии с санитарными и экологическими требованиями; защиты водных объектов от загрязнения, засорения и истощения; сохранения биологического разнообразия водных экосистем.
Согласно Водному кодексу Украины, использование водных объектов для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения является приоритетным. Для этих водоснабжений должны использоваться защищенные от загрязнения и засорения поверхностные и подземные водные объекты.
Запрещается сброс сточных и дренажных вод в водные объекты:
— содержащие природные лечебные ресурсы;
— отнесенные к особо охраняемым;
— находящиеся в курортных зонах, местах отдыха населения;
— находящиеся в местах нереста и зимовки ценных и особо охраняемых видов рыб, в местах обитания ценных и занесенных в Красную книгу видов животных и растений.
Порядок разработки и утверждения нормативов предельно допустимых вредных воздействий на водные объекты устанавливается правительством Украины.
Охрана малых рек. Малые реки (длиной до 100 км), на долю которых приходится значительная часть поверхностного стока.
Своеобразный компонент географической среды, малые реки в значительной степени выполняют функцию регулятора водного режима определенных ландшафтов, поддерживая равновесие и осуществляя перераспределение влаги. Главной особенностью формирования стока малых рек является очень тесная их связь с ландшафтом бассейна, что и обусловливает легкую уязвимость этих водных артерий – не только при чрезмерном использовании водных ресурсов, но и при освоении водосбора.
Под воздействием хозяйственной деятельности малые реки преждевременно вступили в фазу старения. Снижение водности и заиление русел способствует быстрому зарастанию и заболачиванию, наступает деградация, и малые реки исчезают с лица земли.
Вырубка лесов и неумеренная распашка прилегающих территорий приводят к значительному уменьшению поверхностного и подземного грунтового стока воды в малые реки. Особенно пагубна распашка склонов, балок, оврагов, при которой нарушается эрозионная устойчивость почвы и значительная ее часть смывается в реки. Реки заиливаются, мелеют.
Для малой реки чрезвычайно опасны сточные воды крупных свиноводческих ферм. Пока еще нет таких надежных способов очистки, чтобы сток свинофермы стал пригоден для сбрасывания в реку. Значит, эти сточные воды вообще нельзя сбрасывать в реку. Их нужно полностью использовать для удобрительного орошения кормовых культур, правда при условии, что рядом с фермой располагаются большие земельные угодья. Другой вариант решения проблемы – создания на крупных фермах установок по переработке навоза в биогаз и удобрения.
Охрана вод малых рек теснейшим образом связана с охраной от загрязнения территорий, с которой река собирает свои воды.
У малых рек способность к самоочищению значительно меньше, чем у больших, и механизм самоочищения при перегрузках легко нарушается. В связи с этим особенно остро стоит задача создания на их берегах водоохранных зон.
Овраги, примыкающие к водоохранной зоне, должны быть укреплены, чтобы не засоряли, не заиливали водоем. За пределы зоны должны бить вынесены все объекты-загрязнители. Родники, питающие реку или озеро должны быть расчищены, ухожены.
Очистка бытовых сточных вод. Очистка сточных вод – это разрушение или удаление из них определенных веществ, а обеззараживание – удаление патогенных микроорганизмов.
Канализация – комплекс инженерных сооружений и санитарных мероприятий, обеспечивающих сбор и удаление за пределы населенных мест и промышленных предприятий загрязненных сточных вод, их очистку, обезвреживание и обеззараживание.
Через коммунальные системы канализации в поверхностные водные объекты ежегодно сбрасывается 13,3 млрд. м3 сточных вод, из которых на очистных сооружениях очищается до установленных нормативов 8% стоков, а 92% сбрасываются недостаточно очищенными и 18% — без всякой очистки.
В настоящее время наиболее широкое применение в нашей стране находит система канализации, предусматривающая устройство двух сетей трубопроводов: по производственно-бытовой сети хозяйственно-бытовые и промышленные сточные воды подаются на очистные сооружения, а по водостоку, как правило, без очистки, в ближайший водный объект отводятся дождевые и талые воды.
Очистка промышленных сточных вод. Механическая очистка сточных вод обеспечивает удаление взвешенных грпубо- и мелкодисперсных (твердых и жидких) примесей. Грубодисперсные примеси обычно выделяют из сточных вод отстаиванием и флотацией, мелкодисперсные – фильтрованием, отстаиванием, электрохимической коагуляцией, флокуляцией
Самым распространенным химическим методом очистки сточных вод является нейтрализация. Сточные воды многих производств содержат серную, соляную и азотную кислоты. Нейтрализация кислых стоков может производиться фильтрацией их через магнезит, доломит, любые известняки. Часто после химической очистки сточные воды подвергают биологической очистке. В ряде случаев при химической очистке можно извлекать ценные соединения и тем самым снижать производства.
В настоящее время сточные воды часто доочищают для повторного использования в производственном водоснабжении. Это делают, когда в воде зафиксированы повышенное солесодержание, биологически неокисляемые органические вещества, канцерогенные соединения и др. Метод очистки стоков выбирают в зависимости от конкретных остаточных загрязнений воды.
Производственные сточные воды, содержащие токсические органические и минеральные вещества, все чаще обезвреживаются с помощью огневого метода. Под влиянием высокой температуры в процессе горения органического топлива токсические органические вещества окисляются и полностью сгорают, а минеральные частично выводятся в виде расплава, частично выносятся дымовыми газами в виде мелкой пыли и паров. Наиболее универсальны и эффективны циклонные печи (реакторы).
Ученые из Лос-Аламосской национальной лаборатории (США) совместно с исследователями из Международного университета штата Флорида (Майами) и Университета Майами разрабатывают способ уничтожения вредных жидких отходов с использованием электронного ускорителя. В ходе экспериментальных исследований на заводе по обработке городских отходов в округе Дейд (штат Флорида) проводилось облучение тонкого слоя падающей загрязненной воды (при расходе 380 л/мин) с помощью сканирующего электронного луча. При этом разрушались такие опасные загрязняющие вещества, как бензол, трихлорэтилен и фенол.
Бессточное производство. Темпы развития индустрии сегодня настолько высоки, что одноразовое использование для производственных нужд запасов пресной воды – недопустимая роскошь.
Поэтому ученые заняты разработкой новых бессточных технологий, что практически полностью решит проблему защиты водоемов от загрязнения. Однако разработка и внедрение безотходных технологий потребует определенного времени, до реального перехода всех производственных процессов на безотходную технологию еще далеко. Чтобы всемерно ускорить создание и внедрение в народнохозяйственную практику принципов и элементов безотходной технологии будущего, необходимо решить проблему замкнутого цикла водоснабжения промышленных предприятий. На первых этапах надо внедрить технологию водообеспечения с минимальным потреблением свежей воды и сбросом, а также ускоренными темпами строить очистные сооружения.
При строительстве новых предприятий на отстойники, аэраторы, фильтры уходит иногда четверть и более капиталовложений. Сооружать их, конечно, необходимо, но радикальный выход в коренном изменении системы водопользования. Надо перестать рассматривать реки и водоемы как мусоросборники и перевести промышленность на замкнутую технологию.
При замкнутой технологии предприятие использованную и очищенную затем воду возвращает в оборот, а из внешних источников только пополняет потери.
Во многих отраслях промышленности до недавних пор сточные воды не дифференцировались, объединялись в общий поток, локальные сооружения очистки с утилизацией отходов не строились. В настоящее время в ряде отраслей промышленности уже разработаны и частично реализованы замкнутые водооборотные схемы с локальной очисткой, что значительно снизит удельные нормы водопотребления.
Мониторинг водных объектов. Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды ведет наблюдение за загрязнением поверхностных вод суши.
Санитарно-эпидемологическая служба Украины отвечает за санитарную охрану водоемов.
Работает сеть санитарных лабораторий на предприятиях для изучения состава сточных вод и качества воды водоемов.
Следует отметить, что традиционные методы наблюдений и контроля имеют один принципиальный недостаток – они неоперативны и, кроме того, характеризуют состав загрязнений объектов природной среды только в моменты отбора проб. О том, что происходит с водным объектом в периоды между отборами проб, можно только догадываться. К тому же лабораторные анализы занимают немалое время (включая и то, что требуется для доставки пробы с пункта наблюдения). Особенно эти методы неэффективны в экстремальных ситуациях, в случаях аварий.
Несомненно, более действен контроль за качеством воды, осуществляемый с помощью автоматических приборов. Электрические датчики постоянно измеряют концентрации загрязнений, что способствует быстрому принятию решений в случае неблагоприятных воздействий на источники водоснабжения.
Литература.
1. Ю. В. Новиков
«Экология, окружающая среда и человек.» Москва 1998г.
2. И. Р. Голубев, Ю. В. Новиков
«Окружающая среда и ее охрана.»
3. В. Д. Ермакова, А… Я. Сухарева
«Экологическое право Росси.» Москва 1997г.
4. Т. А. Хорунжая
«Методы оценки экологической опасности.» 1998г.
5. В. И. Данилов-Данильянов
«Экологические проблемы: Что происходит, кто виноват и что делать.»
www.ronl.ru
