Воздействие на гидросферу

Гидросфера — водная среда Земли, образованная совокупностью океанов, морей, поверхностных вод суши, включая лед и снег высокогорных и полярных районов. Гидросфера состоит из следующих частей (табл. 5.20).

Таблица 5.20

Состав гидросферы

Часть гидросферы

Доля, %

Океаны, моря

94

Поверхностные воды

0,03

Подземные воды

4

Снег и льды

2

Структура водопотребления (%) в Российской Федерации незначительно меняется в последние годы:

11 ро изводствен н ые i iy ж д ы

- 60,5;

хозяйственно-питьевое потребление

18,4;

орошение

13,7;

сельскохозяйственное потребление

0,9;

прочие нужды

6,5.

Всего из источников водопотребления в 2004 г. забрано около 80 км3 воды, а объем сточных вод составил 51,3 км3. Из них к категории загрязненных стоков отнесено 18,5 км3. Состав основных веществ, загрязняющих стоки, приведен в табл. 5.21.

Таблица 5.21

Сброс загрязняющих веществ со сточными водами, тыс. т

Загрязняющие вещества

Годы

2005

2006

2007

2008

2009

Нефтепродукты

3,7

4,6

3,1

3,1

2,5

Взвешенные вещества

359,4

327,7

311,9

291,8

254,1

Фосфор общий

23,4

23,3

22,6

22,1

19,3

Фенолы

0,04

0,04

0,03

0,03

0,03

СПАВ

2,3

2,3

2,1

2,2

1,9

Соединения меди

0,1

0,1

0,1

0,1

0.1

Соединения железа

5,6

8,2

7,3

6,2

6,1

Соединения цинка

0,4

0,7

0,6

0,6

0,7

К категории наиболее часто используемых показателей для оценки качества воды относят индекс загрязнения воды (ИЗВ). Индекс загрязнения воды рассчитывают по шести-семи показателям, часть из которых (концентрация растворенного кислорода, водородный показатель рн, биологическое потребление кислорода БПК5) является обязательной.

где С, концентрация компонента; N — число показателей (компонентов), используемых для расчета индекса; ПДК, — установленная величина ПДК /-го загрязнителя для водного объекта.

В зависимости от величины ИЗВ участки водных объектов подразделяют на классы: 1 — очень чистые, ИЗВ < < 0,25; 2 — чистые, ИЗВ 0,25-0,75; 3 — умеренно-загрязненные, ИЗВ 0,75—1,25; 4 — загрязненные, ИЗВ 1,25-1,75; 5 - грязные, ИЗВ 1,75-3,00; 6 — очень грязные (ранее высокое загрязнение — ВЗ), ИЗВ 3,0-5,0; 7 — чрезвычайно грязные (ранее экстремально высокое загрязнение ЭВЗ) ИЗВ > 5,0.

Под экстремально высоким загрязнением поверхностных вод принят уровень, превышающий ПДК в 5 раз и более для веществ 1-го и 2-го классов опасности и в 50 раз и более для веществ 3-го и 4-го классов. Под высоким загрязнением поверхностных вод принят уровень, превышающий ПДК в 3—5 раз для веществ 1-го и 2-го классов, в 10—50 раз для веществ 3-го и 4-го классов и в 30—50 раз для нефтепродуктов, фенолов, ионов марганца, меди и железа. Динамика случаев ЭВЗ и ВЗ за 1999—2004 гг. приведена на рис. 5.33.

Число случаев экстремально высоких и высоких уровней загрязнения поверхностных вод на территории России

Рис. 5.33. Число случаев экстремально высоких и высоких уровней загрязнения поверхностных вод на территории России:

1 — ЭВЗ; 2 — ВЗ; 3 — всего

В 2008 г. ЭВЗ поверхностных вод наблюдалось на 110 водных объектах в 434 случаях, а ВЗ — на 252 в 1266 случаях. В настоящее время прослеживается слабая тенденция к снижению как экстремального, так и высокого загрязнения поверхностных вод.

Максимальную нагрузку от загрязнения испытывают Обь, Волга, Амур, Енисей и Северная Двина. К наиболее опасным загрязнителям водных объектов относятся соединения тяжелых металлов и органические вещества.

К тяжелым металлам относятся ртуть, свинец, кадмий, хром, марганец, никель, кобальт, ванадий, медь, железо, цинк, сурьма, а также металлоиды — мышьяк и селен. Особенно опасными для человека считаются ртуть, кадмий и свинец.

В воду атомы тяжелых металлов поступают из почв и горных пород в результате химического и микробиологического выщелачивания со стоками, с паводковыми и дождевыми водами, а также при осаждении из атмосферы пылевых частиц,

вовлеченных в воздушный перенос. Источниками соединений тяжелых металлов для водных объектов служат предприятия энергетики, горнодобывающего и перерабатывающего комплексов, химические комбинаты, а также сельскохозяйственные предприятия.

При интенсивном земледелии приходится использовать большие количества химических средств защиты растений, в число которых входят и соединения тяжелых металлов.

В природных водах атомы тяжелых металлов присутствуют в форме различных химических соединений и их частей. Такие элементы, как железо, хром и марганец, могут иметь в этих соединениях также различную валентность[1]. Выделяют три формы, в которых атомы тяжелых металлов мигрируют в водных средах, а именно: растворенная, взвешенная и коллоидная.

В случае загрязнения природных вод кислотными или основными окислами (например, диоксида серы, углекислого газа, аммиака) уменьшается значение pH природных вод. При pH < 7 повышается растворимость солей тяжелых металлов. Следовательно, и концентрация ионов тяжелых металлов в водах будет увеличиваться.

Остановимся также на органических веществах. В список (1980 г.), составленный Агенством по охране окружающей среды США, входят около 180 органических химикатов, загрязняющих водоемы. К ним относятся различные пестициды, летучие и малолетучие хлорорганические соединения, ароматические углеводороды (бензол, ксилол, толуол и др.).

Основное количество органических загрязняющих веществ поступает в воду с промышленными и коммунальными стоками, при сливе пестицидов с сельскохозяйственных угодий, а также за счет осаждения из атмосферы.

В результате накопления органических веществ в водоемах (озерах) в начальный период происходит мощное развитие жизни (рост водорослей, планктона, рыб и т.н.), однако последующее разложение обильной органики сопровождается уменьшением в воде растворенного кислорода, возникновением процессов биодеградации, приводящих к полному зарастанию водоема растительностью (процесс эвтрофиро- вания водоемов).

Последствием эвтрофирования является возникновение анаэробных зон, «цветение» воды, исчезновение многих биологических видов, включая ценные промысловые рыбы. «Цветение» водоемов регистрируется во многих странах мира, начиная с конца XIX в. Чаще всего оно проявляется в размножении синезеленых водорослей. В этих случаях говорят о «токсическом цветении», поскольку такие водоросли способны продуцировать токсины, вследствие этого вода становится непригодной к употреблению.

Доля подземных вод в общем балансе хозяйственно-питьевого водоснабжения России составляет 45%. В сельской местности доля подземных вод достигает 80—85%.

Загрязнение подземных вод весьма высоко. Оно связано с деятельностью промышленных предприятий, с сельскохозяйственной деятельностью, с коммунальным хозяйством. Основными веществами, загрязняющими подземные воды, являются соединения азота (нитраты, нитриты, аммиак или аммоний), сульфаты, хлориды, нефтепродукты, фенолы, соединения железа, тяжелые металлы (медь, цинк, свинец, кадмий, кобальт, никель, ртуть или сурьма).

В 63% случаев интенсивность загрязнения подземных вод составляет 1 — 10 ПДК, в 23% изменяется в пределах 10—100 ПДК, в 10% превышает 100 ПДК и лишь в 4% интенсивность загрязнения не превышает ПДК.

В результате извлечения и добычи подземных вод на отдельных территориях продолжают формироваться крупные региональные воронки, площади которых достигают значительных размеров (до 50 тыс. км2).

Техногенное воздействие на гидросферу приводит к следующим негативным последствиям:

  • — снижаются запасы питьевой воды (около 40% контролируемых водоемов имеют загрязнения, превышающие 10 ПДК);
  • — изменяются состояние и развитие фауны и флоры водоемов;
  • — нарушается круговорот многих веществ в биосфере;
  • — снижаются биомасса планеты и, как следствие, воспроизводство кислорода.

Опасны не только первичные загрязнения поверхностных вод, но и вторичные, образовавшиеся в результате химических реакций веществ в водной среде. Так, при одновременном попадании весной 1990 г. в р. Белая фенолов и хлоридов образовались диоксины, содержание которых в 147 тыс. раз превысило допустимые значения.

Большую опасность загрязненные сточные воды представляют в тех случаях, когда структура грунта не исключает их попадание в зону залегания фунтовых вод. В ряде случаев до 30—40% тяжелых металлов из почвы поступает в грунтовые воды.

  • [1] Валентность — это способность атомов элемента присоединятьили заменять в молекулах различных химических соединений определенное число атомов других элементов.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >