Источники, виды и последствия загрязнения водных ресурсов
Эвтрофикацией называют избыточное поступление в водоемы биогенных элементов. К биогенным относятся элементы, непосредственно воздействующие на рост и развитие растений. В первую очередь N2 и P. Эвтрофикация приводит к усиленному росту водорослей и цветению поверхностных вод. В результате происходит заболачивание водоемов, нарушение и изменение видового разнообразия водных экосистем, уменьшение площади зеркала воды, снижение потребительских качеств вод. Эвтрофикация отмечена более чем в 70% водоемов РБ.
Система мероприятий по защите вод от загрязнения
Под охраной вод от загрязнений понимается комплекс мероприятий, обеспечивающих нормальное состояние объектов в условиях интенсивного использования. Мероприятия по защите вод включают:
Нормирование качества вод. Государственный контроль за соответствием состава сточных вод, требованием санитарных норм – осуществляется органами госкомгидромета, координируется министерством охраны окружающей среды и контролируется исполнительными органами. Контроль качества водных объектов РБ (мониторинг) проводится по 83 водным объектам, 104 пунктам, 170 створам. Наиболее масштабными источниками загрязнения являются нефть и другие горюче-смазочные материалы, органические вещества, взвешенные частицы, аммонийный и нитратный азот, щелочи, тяжелые металлы, фосфаты, минеральные кислоты и т.д.
Их источником в первую очередь является промышленное производство и сельскохозяйственная химизация.
Крупнейшим загрязнителем является нефть. По статистике ООН ежегодно в воды мирового океана в результате деятельности нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности, аварий при транспортировке и т.д. выливается в среднем около 10-15 миллионов тонн нефти. В нашей стране в составе сточных вод ежегодно сбрасывается в водные объекты около 250 тонн нефти.
Взвешенные частицы уменьшают прозрачность воды, тем самым, уменьшая проникновение в нее света, что в свою очередь снижает интенсивность фотосинтеза водных растений и аэрацию водной среды. Взвешенные вещества влияют на температуру и состав растворенных компонентов поверхностных вод, они способствуют заилению дна в зонах с малой скоростью течения, оказывают неблагоприятное воздействие на жизнедеятельность водных организмов.
Повышенное содержание аммонийного азота отрицательно сказывается на состоянии водной флоры и фауны. Рост его концентрации в водоемах стимулирует процесс эвтрофикации, что способствует зарастанию водоемов и их «цветению». В конечном итоге это отрицательно сказывается как на состоянии водных экосистем, так и на потребительском качестве воды
Фосфаты это соли фосфорной кислоты. Источник их поступления в водоемы это деятельность промышленных предприятий, а также химизация сельского хозяйства. Фосфор это элемент, который является токсичным для всех живых организмов в повышенных концентрациях. Именно фосфор и его производные являются ключевыми элементами, стимулирующими процесс эвтрофикации как в водоемах РБ, так и в других регионах.
Исключительно опасными соединениями для всех живых организмов являются нитраты. Отрицательное действие нитратов подразумевает суммарную токсичность нитритов, (как продуктов их трансформации в организме) и нитратов, выраженную в острой и хронической форме. Опасность негативных последствий поступления нитратов усугубляется возможностью синтеза канцерогенных нитрозосоединений.
Качество поверхностных вод устанавливают по индексу загрязненности вод (ИЗВ), который определяет степень их химического загрязнения. ИЗВ рассчитывается как 1/6 частных средней годовой концентрации каждого из 6 основных загрязнителей (растворенный кислород, БПК5, азот аммонийный, азот нитритный, нефтепродукты, цинк) и соответствующего значения ПДК.
ИЗВ разделяется на 7 классов. Относительно чистая вода характеризуется ИЗВ до 1, умеренно грязная от 1 до 4 и грязная свыше 4.
По комплексной оценке большинство рек РБ относится к категории относительно чистых или умеренно загрязненных.
Река Свислочь относится к категории грязной (ИЗВ более 4), ежегодно в нее поступает около 110 тонн нефти, около 5 тысяч тонн взвешенных веществ, 3 тысячи тонн органических загрязнителей, 3 тысячи тонн аммонийного азота, пятьсот тонн фосфатов, более ста тонн нитратного азота, десятки тонн тяжелых металлов и т.д.
Из водохранилищ города Минска наиболее благоприятная ситуация отмечена для Дроздов, Цнянского и Комсомольского озера. Концентрации загрязнителей в них, за исключением тяжелых металлов, как правило не превышает ПДК, а ИЗВ не превышает 1.
В водах Чижевского водохранилища периодически наблюдается превышение санитарных норм по органическим веществам, соединениям азота, тяжелым металлам, нефтепродуктам.
Самыми загрязненными из городских объектов являются водохранилище Лошица и ручей Лошица. В воде неоднократно наблюдались нарушения кислородного режима, регулярно фиксировались превышения норм по органическим веществам, нитритному азоту, нефтепродуктам, тяжелым металлам. По индексу загрязненности водохранилище Лошица характеризуется как загрязненное.
Планировочные мероприятия заключаются в оптимальном выборе места сброса сточных вод и водозабора.
Инженерные мероприятия включают различные методы очистки сточных вод. Методы очистки подразделяются на механические, физико-химические, биологические и комбинированные.
Механический – удаление из сточных вод нерастворенных примесей путем их отстаивания и фильтрации. Отстаивание является наиболее распространенным способом, для чего используются специальные емкости – отстойники. Грубые примеси задерживаются на решетках, более мелкие улавливаются ситами. Для удаления поверхностных загрязнителей используют различные специальные ловушки (нефтеловушки, жироловки и т.д.).
При физико-химическом методе из сточных вод удаляют тонкодисперсные и растворенные неорганические загрязнители, а также частично органические. Для этих целей использую добавление специальных химических реактивов, которые вступают в реакцию с загрязнителями и способствуют их осаждению (например, хлорирование). Также применяют электролитический метод, метод озонирования воды и т.д.
Биологический метод, как правило, используется на заключительном этапе очисти. Среди биологических устройств различают биофильтры, биологические пруды и аэротенки.
Биофильтр – сточные воды пропускают через слой крупнозернистого материала, покрытого биологической пленкой, способствующей биохимической фильтрации. Биологические поля используют для очистки в естественных условиях. Их действие основано на способности к самоочищению под влиянием физических и биологических факторов.
Биологические пруды являются самым распространенным методом очистки сточных водных ресурсов на предприятиях РБ. Они представляют собой неглубокие (до 1 м) резервуары, которые устраиваются сериями на местности, имеющей уклон и через которое самотеком медленно проходит вода, подвергаясь воздействию естественных фильтров очищения (солнечный свет, кислород, температура, биологические организмы).
Аэротенки представляют собой специальные резервуары с принудительной аэрацией. В аэротенках сточные воды смешиваются со специальным бактериальным илом. Бактерии выделяют ферменты, способствующие осаждению загрязнителей, прежде всего органических путем образования и выпадения на дно нерастворимых комплексов, т.о. осуществляется очистка воды. Для качественной очистки, как правило, необходима многоступенчатая система, например, на 1-ом этапе – фильтрация и отстаивание, на 2-ом – химическая очистка, на 3-ем – биологическая. Как правило, в Беларуси используется 2-х ступенчатая очистка. При таких методах на заключительном этапе необходимо 7-10 кратное разбавление воды, которая сбрасывается в природные приемники. Одной из сложных проблем также является утилизация отходов. Для этой цели используют различные методы химического обеззараживания, высушивание, компостирование, брикетирование, термическое сжигание и т.д. в зависимости от класса отходов.