Система мероприятий по защите вод от загрязнения.

Под охраной вод от загрязнения понимается комплекс мероприятий, обеспечивающих нор­мальное состояние водных объектов в условиях интенсивного использования. Мероприятия по защите вод от загрязнения включают нормирование каче­ства водных объектов, а также различные инженерные ме­роприятия.

Нормирование качества водных объектов Республики Бе­ларусь (мониторинг) проводится по 83 водным объектам, 104 пунктам, 170 створам. Наиболее масштабные источники загрязнения — 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.

Качество воды характеризуется количественным содер­жанием в воде различных веществ и соответствием этих ко­личеств нормативным показателям.

Физические свойства воды определяют возможность ее использования для культурно-бытовых целей. К важнейшим физическим характеристикам воды относятся температура, запах, цвет, прозрачность, количество взвешенных веществ. Эти показатели определяются при санитарно-гигиеническом анализе и могут служить надежным индикатором состояния водоема.

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, азотаммонийный, азот нитритный, нефтепродукты, цинк) и соот­ветствующего значения предельно допустимой концентра­ции (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 Беларуси от­носится к категории относительно чистых или умеренно за­грязненных, река Свислочь — к категории грязной (ИЗВ более 4). Ежегодно в Свислочь поступает около ПО т не­фти, около 5 тыс. т взвешенных веществ, 3 тыс. т органиче­ских загрязнителей, 3 тыс. т аммонийного азота, 500 т фос­фатов, более 100 т нитратного азота, 10 т тяжелых метал­лов и т.д.

Инженерные мероприятия включают различные методы очистки сточных вод. Методы очистки подразделяются на: механические, физико-химические, биологические и ком­бинированные.

Механический метод — 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 применяют 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 используют 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 очистки. Среди биологи­ческих устройств различают биофильтры, биологические пруды и аэротенки.

Биофильтры основаны на пропускании сточных вод че­рез слой крупнозернистого материала, покрытого пленкой из бактерий — редуцентов, способствующих биохимической фильтрации. Биологические пруды используют для очистки в естествен­ных условиях. Они представляют собой неглубокие (до 1 м) резервуары, которые устраиваются сериями на местности, имеющей уклон, и через которые самотеком медленно про­ходит вода, подвергаясь воздействию естественных фильт­ров очищения (солнечный свет, кислород, температура, био­логические организмы). Их действие основано на способно­сти воды к самоочищению под влиянием физических и био­логических факторов.

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. Таким обра­зом осуществляется очистка воды. Для качественной очист­ки, как правило, необходима многоступенчатая система, например, на первом этапе — фильтрация и отстаивание, на втором — химическая очистка, на третьем — биологи­ческая. Как правило, в Беларуси используется двухступен­чатая очистка. На заключительном этапе необходимо 7—10-кратное разбавление воды, которая сбрасывается в природ­ные приемники. Одной из сложных проблем является ути­лизация отходов. Для этой цели используют различные ме­тоды химического обеззараживания, высушивание, компо­стирование, брикетирование, термическое сжигание и т.д. в зависимости от класса опасности отходов.

Таким образом, система мероприятий по за­щите вод от загрязнения в условиях интенсив­ного использования включает:

1) систему нормирования, которая позволяет контроли­ровать избыточное попадание загрязнителей в количествах, превышающих предельно допустимые концентрации (ПДК). При превышении загрязнителями ПДК необходимо прово­дить очистку воды перед ее сбросом в водоемы.

2) инженерные мероприятия, которые заключаются в различных методах очистки сточных вод и подразделяются на механические, физико-химические и биологические

Загрязнение Мирового океана.

Значительному загрязнению подвергаются воды морей и океанов. С речным стоком, а также от морского транспорта, в моря поступают болезнетворные отходы, нефтепродукты, соли тяжелых металлов, ядовитые органические соединения, в т.ч. пестициды. ДДТ обнаружен даже в организме пингвинов, обитающих в Антарктиде. Загрязнение морей и океанов достигает таких масштабов, что в ряде случаев выловленные рыбы и моллюски оказываются непригодными для употребления в пищу

 

45-47Гидросфера — водная среда, которая включает поверхностные и подземные воды. Поверхностные воды в основном сосредоточены в Мировом океане, содержащем около 91% всей воды на Земле. По­верхность Мирового океана (акватория) составляет 361 млн км². Она примерно в 2,4 раза больше площади суши — территории, занимающей 149 млн км². Если распределить воду ровным слоем, то она покроет Землю толщиной 3000 м.

Вода в океане (94%) и под землей — соленая. Количество пре­сной воды составляет 6 % общего объема воды на Земле, причем очень малая ее доля (всего 0,36%) имеется в легкодоступных для добычи местах. Большая часть пресной воды содержится в снегах, пресноводных айсбергах и ледниках (1,7%), находящихся в райо­нах в основном Южного полярного круга, а также глубоко под землей (4%). Годовой мировой речной сток пресной воды состав­ляет 37,3 — 45 тыс. км³. Кроме того, может использоваться часть подземных вод, равная 13 тыс. км³ (рис. 1).

В настоящее время человечество использует 3,8 тыс. км³ воды ежегодно, причем можно увеличить потребление максимум до 12 тыс. км³. При нынешних темпах роста потребления воды этого хватит на ближайшие 25 — 30 лет. Выкачивание грунтовых вод приводит к оседанию почвы и зданий (в Мехико и Бангкоке) и пони­жению уровней подземных вод на десятки метров (в Маниле).

Каждый житель Земли в среднем потребляет 650 м³ воды в год (1780 л в сутки). Однако для удовлетворения физиологических потребностей достаточно 2,5 л в день, т.е. около 1 м³ в год. Боль­шое количество воды требуется сельскому хозяйству (69 %) глав­ным образом для орошения; 23% воды потребляет промышлен­ность; 6 % расходуется в быту.

С учетом потребностей воды для промышленности и сельского хозяйства расход воды в нашей стране от 125 до 350 л в сутки на человека.

В развитых странах на каждого жителя приходится 200 — 300 л воды в сутки, Нью-Йорке — более 1000 л., Париже — 500 л., Лондоне — 300 л. В то же время 60 % суши не имеет достаточного количества пресной воды. Четвертая часть человечества (примерно 1,5 млн) ощущает ее недостаток, а еще 500 млн страдают от недостатка и плохого качества питьевой воды, что приводит к кишечным заболеваниям.

Не только пресные, но и соленые воды используются челове­ком, в частности для рыболовства.

С древних времен люди предпочитали селиться вблизи воды, у рек, озер, морей и океанов. Вода стала привычным и обязательным условием для нашей жизни. Такая ситуа­ция, казалось бы, останется неизменной навсегда. Но, к сожалению, это далеко не так. Водные ресурсы, при их не­разумном использовании, могут стать недоступными для человека в их привычном виде. Уже сегодня дефицит пре­сной воды наблюдается более чем в 50 странах мира, а в ближайшие 30—50 лет (по прогнозам экологов) ситуация ухудшится. Поэтому охрана поверхностных вод от загрязне­ния, их рациональное использование являются актуальней­шей задачей сегодняшнего дня для всех без исключения регионов планеты.

Водные ресурсы Земли составляют примерно 1,5 млрд км³. Это огромная цифра. Если весь объем воды равномерно рас­пределить по поверхности земного шара, то она покроет землю слоем толщиной в 2,5 км.

Вместе с тем свыше 96 % поверхностных вод, преиму­щественно морей и океанов, — это соленые воды. Они не­пригодны для питья и не всегда соответствуют даже запро­сам промышленного производства. Из оставшегося количе­ства свыше 70 % воды заморожено в ледниках, крупней­ший из которых, Антарктида, представляет собой целый континент.

Таким образом, на долю наиболее доступной пресной воды рек и озер приходится не более 0,2—0,3 % от всех ее грандиозных запасов на планете.

Конечно, значительное количество воды сосредоточено в недрах Земли. По разным оценкам, объем подземных вод составляет от нескольких сот до миллиарда километров ку­бических. Однако эта вода по большей части залегает на значительных глубинах, представлена в основном солеными водами и потому также мало доступна для использования.

В свою очередь объемы использования воды постоянно возрастают. Основными водопотребителями являются промышленность, сельское хозяйство и коммунально-бытовое хозяйство.

В мировом масштабе основной потребитель воды — это сельское хозяйство. На его долю приходится около 65% от всех потребляемых на планете вод, которые главным обра­зом используются для полива сельскохозяйственных куль­тур, или ирригации. Доля промышленности составляет 24 %, и на коммунальные нужды используется около 7 %. 4 % — это резервный фонд. Однако в развитых странах основным потребителем водных ресурсов является именно промыш­ленность. Например, в Скандинавских странах на промыш­ленные нужды используется до 70 % воды. Это связано прежде всего с водоемкостью современного производства. Для получения 1 т хлопчатобумажного волокна потребляет­ся 250 м³ воды, 1 т синтетического волокна — уже пример­но в 10 раз больше, 1 т чугуна — 150 м³, искусственного каучука — 3000 м³ и т.д.

Масштабы использования воды резко возросли в эпоху индустриализации и бурного усиления темпов промышлен­ного роста.

В результате если в 1900 г. мировая промышленность по­требляла всего лишь 30 км³ в год, то уже в 1975 г. 630, а в 2015 г., по прогнозам, объемы использования воды соста­вят 2750 км³.

Расход воды в сельскохозяйственном производстве так­же значительный. Для производства 1 кг зерна потребляется около 750 л воды, 1 кг картофеля — 1500 л, 1 т молока — 5 т воды и т.д.

В коммунально-бытовой сфере каждый человек в сред­нем потребляет на свои нужды около 150—250 л воды. Это очень большая цифра. В сельской местности водопотребление, как правило, ниже, в городах более высокое. Сниже­ние удельного водопотребления — это одна из актуальней­ших задач экологии.

В целом потребление воды на планете составляет около 4000км³.

Наша страна относится к регионам, достаточно хорошо обеспеченным водой. Одним из основных показателей, ха­рактеризующих ресурсы поверхностных вод, является сум­марный средний поверхностный сток за год в расчете на 1 млн жителей. В Беларуси он составляет 5,8 км³, а средне­мировой уровень — около 4.

Реки Беларуси принадлежат к бассейнам двух морей: Чер­ного — 56% территории и Балтийского — 44%. Общее количество рек превышает 20 тыс., их суммарная протяженность составляет более 90 тыс. км. Подавляющее большинство рек на нашей территории относятся к малым. Статус крупных в соответствии с площадью водосбора имеют семь рек: Запад­ная Двина, Неман, Вилия (Балтийский бассейн) и Сож, Припять, Днепр, Березина (Черноморский).

Количество крупных искусственных водохранилищ в Рес­публике Беларусь — 136, суммарный объем воды в них — около 3 км³, площадь зеркала — около 2 тыс. км². Таким образом, общая площадь всех озер Беларуси составляет 1,5% от всей площади территории.

Ресурсы пресных подземных вод нашей страны составля­ют 15,9 км³ в год, а среднегодовое потребление воды в рес­публике — около 2 км³. Если сложить запасы поверхностных и пресных вод Беларуси, то они составят приблизительно 83—84 км³ в год, а потребляются из них около 2,4%.

Таким образом, обеспеченность водными ресурсами на­шей республики выше среднемирового показателя. Имею­щиеся водные ресурсы полностью покрывают потребности развития хозяйственной деятельности при условии осуще­ствления мероприятий их защиты от загрязнения, сохране­ния и рационального использования.

Основным потребителем воды в республике является жилищно-коммунальное хозяйство (43% общего потребле­ния), промышленность забирает 30% и около 26% — сель­ское хозяйство.

Следует отметить, что по уровню потребления воды на душу населения (примерно 220 л на человека в сутки) Бе­ларусь значительно превосходит такие страны, как Герма­ния, Швеция, Норвегия и т.д., где вопросы экономии вод­ных ресурсов являются одними из приоритетных.

Таким образом, вода является важнейшим природным ресурсом нашей планеты. Это связа­но с тем, что вода — важнейшая часть любого организма, она регулирует климат, без нее не­возможно ведение сельскохозяйственного производства. Сель­ское хозяйство использует 65% всех потребляемых пресных вод. Кроме того, вода — наиболее дешевый транспортный путь и источник энергии.

Запасы воды в мире составляют около 1,5 млрд км³, т.е. с учетом круговорота запасы воды на планете неисчерпае­мы. Однако в связи с тем что 96% запасов воды — это соленые воды Мирового океана, а из оставшихся запасов свыше 70% находятся в виде полярных ледников, на долю доступной пресной воды приходится не более 0,2—0,3% от всех водных запасов планеты. Эта вода распространена не­равномерно, и поэтому многие страны испытывают значи­тельный дефицит в водных ресурсах.

Наша страна достаточно хорошо обеспечена водой. Сум­марный годовой сток составляет 5,8 км³ на 1 млн жителей (среднемировой показатель — около 4 км³). В Беларуси око­ло 11 тыс. озер, общая площадь которых более 2 тыс. км², свыше 20 тыс. рек с общей протяженностью более 90 тыс. км. Но в то же время среднее водопотребление в Беларуси со­ставляет около 250 л в сутки на человека, что гораздо выше, чем в развитых странах.

Особенности водной среды проистекают из физико-химиче­ских свойств воды. Так, важное экологическое значение имеют высокая плотность и вязкость воды. Удельная масса воды соиз­мерима с таковой тела живых организмов. Плотность воды при­мерно в 1000 раз больше плотности воздуха. Поэтому водные ор­ганизмы (особенно активно передвигающиеся) сталкиваются с большой силой гидродинамического сопротивления. Эволюция многих групп водных животных по этой причине шла в направ­лении формирования формы тела и типов движения, снижаю­щих лобовое сопротивление, что приводило к снижению энерго­затрат на плавание. Так, обтекаемая форма тела встречается у представителей различных групп организмов, обитающих в во­де, — дельфинов (млекопитающих), костистых и хрящевых рыб.

Высокая плотность воды способствует также тому, что в ней хорошо распространяются механические колебания (виб­рации). Это имело важное значение в эволюции органов чувств, ориентации в пространстве и коммуникации между водными обитателями. Вчетверо большая, чем в воздухе, скорость звука в водной среде определяет более высокую частоту эхолокационных сигналов.

Вода обладает исключительно высокой теплоемкостью. Теп­лоемкость воды принята за единицу. Теплоемкость песка, на­пример, составляет 0,2, а железа — лишь 0,107 теплоемкости воды. Способность воды накапливать большие запасы тепловой энергии позволяет сглаживать резкие температурные колеба­ния на прибрежных участках Земли в различные времена года и в различные поры суток: вода выступает своего рода регулято­ром температуры на планете.