Загрязнение водоемов, оценка состояния и качества поверхностных вод. Основные направления охраны и рационального использования водных ресурсов.

Интенсивное использование водных ресурсов приводит к изменению их качественных параметров в результате сброса в воду самых разнообразных загрязнителей антропогенного происхождения, способствует разрушению естественных экосистем. Вода теряет способность к самоочищению (круговорот веществ). Поэтому одна из важнейших задач рационального водопользования состоит в том, чтобы поддержать эту способность. Условно факторы самоочищения можно разделить на три группы: физические (раэбавление-более, чем десятикратное разбавление стоков чистой водой, растворение, перемешивание загрязнителей, ультрафиолетовое излучение-естеств. обеззараживание), химические и биологические.

В процессе водоотведения — совокупности санитарных мероприятий и технических устройств — обеспечивается удаление сточных вод за пределы городов и других населенных мест или промышленных предприятий. Осуществляется водоотведение с помощью ливневой, промышленной и бытовой, внутренней и наружной канализации.

При увеличении водопотребления и водоотведения главная опасность заключается в ухудшении качества воды. Более половины стоков, сбрасываемых в поверхностные водоемы земного шара, не проходят даже предварительной очистки. Согласно расчетам, на обеззараживание сточных вод в настоящее время расходуется 1/7 часть мировых ресурсов речного стока; если сброс сточных вод будет возрастать, то в ближайшее десятилетие для этой цели потребуется расходовать все мировые ресурсы речного стока.

Основными источниками загрязнения являются сточные воды промышленных и коммунальных предприятий, крупных животноводческих комплексов и ферм, ливневые стоки в городах и смыв дождевыми потоками ядохимикатов и удобрений с полей. Сточные воды промышленных предприятий образуются на различных стадиях технологических процессов.

Одна из важнейших проблем, связанных с рациональным ведением водного хозяйства, — сохранение требуемого качества воды во всех водных источниках. Однако большинство рек, протекающих в зонах крупных и средних промышленных центров, испытывают высокое антропогенное воздействие из-за поступления в них со сточными водами значительного количества загрязняющих веществ. Самым мощным источником загрязнения водных объектов являются бытовые стоки, на которые приходится более половины годового объема сточных вод, доля стоков производства составляет четвертую часть. Из общего количества сточных вод, сбрасываемых в поверхностные водоемы, около одной трети являются нормативно-чистыми (отводятся без очистки), три пятых — нормативно очищенными и одна двадцатая часть — загрязненными. Неочищенные сточные воды нуждаются в многократном разбавлении чистой водой. Нормативно-очищенные воды также содержат загрязнения, и для их разбавления на каждый 1 м³ требуется до 6 — 12 м³ свежей воды. В составе сточных вод в природные водные объекты Российской Федерации за год сбрасывается до 2,1 млн.т сульфатов, 6,3 млн.т хлоридов, 23,4 тыс.т фосфора, 40,6 тыс.т азота, 379,5 тыс.т нитратов, 7,2 тыс. т жиров и масел, около 15,7т свинца и большое количество других веществ (2006 г.).

Контроль за уровнем загрязненности поверхностных вод суши в странах Содружества проводится более чем на 2 тыс. водных объектах, где расположены свыше 3 тыс. пунктов наблюдения; учитываются физические, химические и гидробиологические показатели. В гидрохимических лабораториях определяется более 100 показателей качества воды, в том числе около 40 специфических загрязняющих веществ, среди них: содержание плавающих примесей и взвешенных веществ, запах, вкус и цвет воды, состав и концентрация минеральных примесей и растворенного в воде кислорода, состав и концентрация ядовитых и вредных веществ, устанавливается ее соответствие нормам ПДК. В зависимости от категории пункта наблюдения отбор проб воды проводят ежедневно, ежедекадно, ежемесячно или ежеквартально выше и ниже источника загрязнения по течению на разных расстояниях от него. В странах Содружества при оценке степени загрязненности поверхностных вод используют нормативы ПДК вредных веществ, разработанные для объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения (более 400), отдельно – для рыбохозяйственных водоемов (более 100).

Интегральная оценка качества воды проводится обычно по гидрохимическим показателям. При наличии данных о нескольких оцениваемых показателях, можно рассчитать сумму приведенных концентраций к ПДК (принцип суммации воздействий). При этом критерием качества воды является значение:

, (5.1)

где С_фi -- фактическая концентрация i -го вещества в водоеме.

Качество поверхностных вод при наличии результатов по достаточному количеству показателей можно оценить, используя индекс загрязнения воды (ИЗВ). Он рассчитывается как 1/6 суммы отношений средних концентраций учитываемых ингредиентов (растворенный кислород, БПК₅, азот аммонийный, азот нитритный, нефтепродукты и фенолы) к предельно допустимым концентрациям этих ингредиентов

ИЗВ=1/6 , (5.2)

где С_i – средняя концентрация определяемого ингредиента за период наблюдений; ПДК_i – предельно допустимая концентрация ингредиента; 6 – количество ингредиентов, учитываемых при расчетах.

В итоге качество воды определяется в зависимости от класса ее загрязненности:

первый -- очень чистая вода, ИЗВ≤0,3;

второй -- чистая, ИЗВ >0,3-1;

третий -- умеренно загрязненная, ИЗВ>1-2,5;

четвертый -- загрязненная, ИЗВ>2,5-4;

пятый -- грязная, ИЗВ>4-6;

шестой -- очень грязная, ИЗВ>6-10;

седьмой -- чрезвычайно грязная, ИЗВ>10.

Выполнение комплекса мероприятий по рациональному использованию и охране водных ресурсов в странах СНГ, а также спад производства в ряде водоемких отраслей привели к снижению годового объема водоотведения, сброса сточных вод.

Загрязнение поверхностных и подземных вод приносит большой вред экологическим системам и материальный ущерб народному хозяйству.

Проблемы охраны и рационального использования водных ресурсов в странах СНГ решаются в значительной степени путем государственного регулирования и, в первую очередь, через систему прогнозирования и планирования. Основная задача — поддержание водных ресурсов в пригодном для потребителя состоянии и их воспроизводство в целях полного удовлетворения нужд. Исходной базой прогнозирования и планирования использования водных ресурсов являются данные водного кадастра и учета расходования вод по системе водохозяйственных балансов, бассейновых (территориальных) схем комплексного использования и охраны вод, а также проекты перераспределения вод между водопотребителями по бассейнам рек. Водный кадастр — это систематизированный сбор сведений о водных ресурсах и качестве вод, а также о водопользователях и водопотребителях, объемах потребляемых ими вод.

Прогноз использования водных ресурсов основывается на расчете водохозяйственного баланса, который содержит ресурсную и расходную части. Ресурсная (приходная) часть водохозяйственного баланса учитывает все виды вод, которые могут быть потреблены (естественный сток, поступление из водохранилищ, подземные воды, объем возвратных вод). В расходной части водохозяйственного баланса определяется потребность в воде по отраслям народного хозяйства с учетом сохранения в реках транзитного стока для обеспечения экологических требований, необходимого санитарно-гигиенического состояния водоемов. Результатом балансового расчета является установление ожидаемого резерва или дефицита стока, объема, характера, а также сроков осуществления мероприятий, необходимых для обеспечения водой развития народного хозяйства в прогнозируемый период. Прогнозирование водопотребления на перспективный период основывается на расчетах водообеспечения населения, промышленности, сельского хозяйства и других отраслей экономики. Объем водопотребления на хозяйственно-питьевые и коммунальные нужды определяется численностью городского населения и нормами хозяйственно-питьевого водопотребления на одного жителя.

Особо важное значение имеют уменьшение абсолютного объема водопотребления за счет сокращения безвозвратных потерь и соблюдение научно обоснованных норм и лимитов водопотребления.

Среди организационно-технических мероприятий, которые способствуют предотвращению истощения водных ресурсов и улучшению качества поверхностных и подземных вод, особенно важным является очистка сточных вод. Эффективными способами очистки сточных вод являются механические -отстаивание, биологические (биохимические)- использовании жизнедеятельности микроорганизмов-минерализаторов, физико-химические - электрохимический в электрических полях, электрокоагуляция, электрофлотация, ионный обмен, кристаллизация. Для ликвидации бактериального загрязнения применяется обеззараживание сточных вод (дезинфекция).