Проблемы использования воды на территории Уральского региона

2. Проблемы использования воды на территории Уральского региона

Вода постоянно находится в движении, перемешиваясь с движением рек и морей, а также испаряясь с поверхности водоемов и выпадая затем в виде атмосферных осадков. Она аккумулирует тепло, влияет на распределение солнечной энергии на земле и образование различных по климатическим особенностям районов. Вода водоемов способна самоочищаться и обеззараживаться. Это сложный физико-химический процесс.[4]

Вода жизненно необходима. Она нужна везде – в быту, в сельском хозяйстве и промышленности. Вода необходима организму в большей степени, чем все остальное, за исключением кислорода.

Живой клетке вода требуется как для сохранения своей структуры, так и для нормального функционирования; она составляет 2/3 массы тела. Вода помогает регулировать температуру тела, служит в качестве смазки, облегчающей движение суставов. Она играет важную роль в построении и восстановлении тканей тела.

При резком сокращении потребления воды человек заболевает или его организм начинает хуже функционировать. Вода нужна не только для питья, она помогает также содержать человеку в хорошем гигиеническом состоянии свое тело, жилище и среду обитания.

Вода, которую мы потребляем, должна быть чистой. Болезни, передаваемые через загрязненную воду, вызывают ухудшение состояния здоровья, инвалидность и гибель огромного числа людей, особенно детей. Такие болезни, как брюшной тиф, дизентерия, холера, анкилостомоз, передаются, прежде всего, человеку в результате загрязнения водоисточников экскрементами, выделяемыми из организма больных.

Через воду могут передаваться инфекционная желтуха, туляремия, водная лихорадка, бруцеллез, полиомиелит. Вода подчас становится источником заражения человека животными паразитами – глистами. С загрязненной фекалиями водой в организм человека могут попадать яйца некоторых паразитических червей. В кишечнике они превращаются в паразитов (таковы аскариды, острицы). Наконец, через воду иногда происходит заражение лямблиями, которые поражают тонкий кишечник и печень.

Присутствие железа в воде не угрожает нашему здоровью. Однако повышение содержание солей железа в воде придает ей неприятный болотистый вкус. Если в такой воде постирать белье, на нем останутся ржавые пятна. Подобные же пятна появляются на посуде, раковинах и ваннах.

Иногда в питьевой воде встречается много солей соляной и серной кислот (хлориды, сульфаты). Они придают воде соленый и горько – соленый привкус. Употребление такой воды приводит к нарушению деятельности желудочно–кишечного тракта. Вода, в 1 л которой хлоридов больше 350 мг, а сульфатов больше 500 мг, считается неблагоприятной для здоровья.[18]

Содержание солей кальция и магния тесно связано другое свойство воды – ее жесткость. Сильно насыщенная солями вода причиняет массу неудобств: в ней труднее развариваются овощи и мясо, при стирке увеличивается расход мыла, накипь портит чайники и котлы, засоряет водопроводные трубы. Исследования ученых доказали, что существует определенная связь между употреблением жесткой воды и распространенностью некоторых болезней.

Вода также отвечает за зубы человека. От того сколько фтора содержится в воде зависит частота заболеваемости кариесом. Считается фторирование воды эффективно для профилактики кариеса.

Согласно современным научным данным, нитраты в кишечнике человека под влиянием обитающих там бактерий восстанавливаются в нитриты. Всасывание нитритов ведет к образованию метгемоглобина и к частичной потере активности гемоглобина в переносе кислорода.[14]

Без всякого преувеличения можно сказать, что высококачественная вода, отвечает санитарно – гигиеническим и эпидемиологическим требованиям, является одним из непременных условий сохранения здоровья людей.[1, 3]

При оценке экологической ситуации в Свердловской области всё большее значение приобретают гидрохимические методы, поскольку они являются основой для изучения распространения ингредиентов загрязнения в почвах, биоте, атмосфере, поверхностных водоисточниках. Поэтому обеспечение промышленных и сельскохозяйственных районов Свердловской области качественной питьевой водой имеет важное медико-социальное значение. Поскольку установлено, что именно качество питьевой воды сегодня является главным фактором риска для здоровья человека и животных.

Большинство крупных городов Уральского региона испытывают острый дефицит в воде питьевого качества, так как речные системы загрязнены тяжелыми металлами (превышение ПДК составляет по меди (Сu) в 30-100 ПДК, по цинку (Zn) в 4-30 ПДК, по марганцу (Mn) в 8-24 ПДК, по железу общему (Fe) в 4-14 ПДК) [10].

Несмотря на то, что за период с 1990 по 1997 гг. произошло резкое снижение промышленного производства, как свидетельствует анализ данных, приведенных в «Государственных докладах» за 1994-1997 гг., поступление тяжелых металлов в речные системы Свердловской области не только не уменьшилось, но в некоторых случаях и существенно возросло. В последние годы загрязнение речных вод сбросами промышленных предприятий постепенно снижается.[8]

В результате многолетних исследований механизмов саморегуляции функционирования биологической составляющей водных экосистем показано участие внешнего метаболизма водного макро- и микрофитоценоза в поддержании их гомеостаза за счет активации процессов бактериальной детоксикации загрязнений, повышения резистентности зоопланктона к действию ксенобиотиков, регуляции репродуктивных бактерио- и зоопланктона [15].

Чётко обозначившиеся в последние годы (40-50лет) техногенные процессы стали решающим фактором преобразования природной среды Уральского региона.

Согласно данным, представленным на «Карте экологическая ситуация промышленных районов Свердловской области» от 1993 г., загрязнение водной среды за счёт непосредственных выбросов промышленных и хозяйственно-бытовых стоков в гидросеть и на почвы местности, происходит почти по всей речной сети района.

Таким образом, анализ использования водных ресурсов в нашей области, а также состояние природных водоисточников приводит к следующим выводам:

1) природные богатства истощены;

2) в сфере потребления и охраны господствуют экстенсивные технологии;

3) имеются огромные непроизводительные потери воды;

4) высока и совершенно неоправданна с позиций мировых технологических достижений водоёмкость отечественного производства [15].

3. Первоуральско-Ревдинский животноводческий комплекс
и его влияние на загрязнение реки

Большая концентрация промышленных объектов на территории Свердловской области определяет ограниченность водных ресурсов и высокую подверженность рек и подземных вод антропогенному воздействию, что оказывает негативное влияние на здоровье людей и домашних животных.

Для рек Свердловской области характерно смешанное питание с преобладанием снегового, которое в среднем составляет 40-70% от годового стока. Следовательно, высокая загрязненность снежного покрова центральной части региона усугубляет общее экологическое неблагополучие уральских рек.

В Первоуральский животноводческий комплекс входит ряд животноводческих объектов: «Птицефабрика Первоуральская», «СХП Первоуральский». Их воздействие контаминантами на водную экосистему значительно. В последние годы объем производства сельскохозяйственной продукции в Первоуральском городском округе возрос. Вместе с этим возрастает нагрузка на объекты водоснабжения.

Хозяйственно-фекальные и навозные стоки являются наиболее загрязненными и опасными в санитарно-эпидемиологическом и эпизоотологическом отношении. Сточные воды содержат минеральные взвеси, органические вещества, способные легко разлагаться и загнивать, химические соединения, нередко ядовиты. В этих водах почти всегда имеются яйца гельминтов и патогенные микроорганизмы. Необходимость исследования сточных вод возникает при определении санитарных условий спуска их в водоемы и при осуществлении санитарного надзора за действием очистных сооружений.

На фоне общего антропогенного воздействия в Первоуральско–Ревдинском промузле загрязнения животноводства представляют основную часть по загрязнению органическими веществами.

Согласно нашим данным, в указанный период значительно изменялась жесткость воды (от 17,6 до 1,8 мг-экв/л). В зависимости от времени проведения анализов наблюдались разные уровни накопления в воде соединений азота, аммиака, нитратов, нитритов. В разные периоды наблюдений выявлены большие колебания в содержании таких элементов как бор, калий, марганец, железо, медь, а также изменения в концентрациях хлор и сульфат ионов, что, очевидно, обусловлено периодичностью попадания в воды загрязняющих веществ от промышленных предприятий, в том числе от аэрогенных выбросов последних. За все время исследований в реке Чусовой не обнаружились фекальные загрязнения, мышьяк, синильная кислота. Примерно на одинаковом уровне в течение всего периода наблюдений сохранялось загрязнение воды соединениями фтора – 0,15-0,21 мг/л, что характеризует данные вещества как постоянно присутствующие в реке Чусовой ингредиенты, не подвергающиеся элиминации в процессе естественного самоочищения водоема. Следует отметить, что последнее, по всей вероятности, указывает на дестабилизацию реакций водных, растительных и животных организмов, микрофлоры, планктона, в связи с высокой техногенной нагрузкой на водную экосистему. Наибольшей загрязненностью по всем показателям вода в реке Чусовой характеризуется в течение 3 квартала 2008 года. Так, содержание хлоридов в воде в это время соответствовало 2 ПДК. Концентрация соединений азота в этот период также во много раз превышала уровень ПДК: аммиака в 38 раз, нитритов в 16, нитратов в 4 раза. Тем не менее, в динамике изменения уровня содержания последних имела место положительная тенденция к снижению в течение следующего периода до нормальных показателей, не превышающих ПДК.[3, 11, 12]

4. Результаты исследований

В Таблице 4.1. представлены результаты исследования воды реки Чусовой. При использовании химических методов определения качества воды получен объем информации о состоянии вод р. Чусовой в районе влияния Первоуральско–Ревдинского промышленного центра, в том числе животноводческих объектов.

 

Таблица 4.1. Показатели загрязнения воды в реке Чусовой в течение 2009 года вблизи Первоуральско-Ревдинског животноводческого комплекса

Показатели	Время проведения исследований
	1 квартал	2 квартал	3 квартал	4 квартал	САНПИН № 2.1.4.559-96
рН	7,50	7,40	6,0	6,5	6-9
Взвешенные вещества, мг/л	68,2	150.0	47,4	60,8
Жесткость, град.	17,0	17,6	6,70	1,80	8-12
Калий, мг/л	17,0	38,1	66,6	19,0
Марганец, мг/л	13,3	50.0	40,5	22,4	0,5
Железо, мг/л	0,34	0,80	0,6	0,44	0,3
Сульфаты, мг/л	1,20	15.4	84,8	16,4	до 500
Аммиак, мг/л	0,04	0,20	1,50	0,18	0,04
Нитраты, мг/л	6,20	9,20	41,9	3,80	45
Нитриты, мг/л	0,02	0,04	0,32	0,03	0,03
Фтор, мг/л	0,17	0,15	0,3	0,21	1,5
Нефтепродукты, мг/л	0,10	0,20	0,20	0,21	0,1
Медь, мг/л	0,03	0,04	0,03	0,06	1,0
Хлор, мг/л	20,8	48,4	42,6	8,90	0,2-0,5
Фекальные загрязнения	0	0	0	0	-
Синильная кислота	0	0	0	0	-

Определение взвешенных веществ в течение года показало, что самая мутная вода, обусловленная взвешенными веществами, была во втором квартале. Объяснение этого высокого показателя объясняются тем, что в это время года поверхностные воды несут большие количества взвешенных частиц. Низкие показатели взвешенных частиц в третьем квартале, вероятно, обусловлены жизнедеятельностью гидробионтов, естественные условия этого периода были самыми экологически благоприятными. Достаточно высокие показатели наличия взвешенных частиц в воде в четвертом и первом кварталах можно объяснить снижением процессов самоочищения гидробионтами в условиях повышенных температур.

Повышенная жесткость воды р. Чусовая в течение года (за исключением третьего квартала) естественна, если учесть, что р. Чусовая, протекая в районе Предуралья, размывает карбонатные породы.

Показатели жесткости самые низкие в третьем квартале, возможно, объяснить выпадением обильных осадков.

Большое количество калия, магния, нитратов, аммиака в третьем квартале смывами с полей.

Особенностью воды р. Чусовая следует считать чрезвычайно высокие показатели марганца, превышающие норму в 25 – 100 раз, содержание железа
в 2-6 раза. Это объясняется влиянием шламовых отвалов Первоуральского Новотрубного завода.

Варьирование уровня загрязнения вод реки Чусовой медью можно связать с кислотностью воды, которая варьирует от 6,0 до 7,5 pH.

Довольно низкое содержание в воде сульфатов (N - 500) вероятно, обусловлено активной жизнедеятельностью гидробионтов, которые используют их для построения скелета и раковин моллюсков; часть сульфатов поглощают водные растения.

Высокая степень содержания хлора обусловлена хлорированием воды в водопроводной сети и попаданием этой воды в реку.

Загрязнение нефтепродуктами происходит за счет поверхностных стоков.

Присутствие аммиака в водах р. Чусовой вполне объясняемо: Первоуральско–Ревдинским животноводческим комплексом поставляется в виде соединений азота в водоем.

Комплексное исследование воды р. Чусовой в течение года в районе Первоуральско–Ревдинского животноводческого комплекса показало, что санитарно – гигиеническое состояние воды в целом следует считать неудовлетворительным.

Содержание марганца превышает САНПИН в 100 раз, железа в 2 -3 раза; эти высокие показатели обусловлены, вероятнее всего, отходами Первоуральского Новотрубного завода.

Заключение

Отходы сельскохозяйственного производства загрязняют атмосферный воздух, почву, поверхностные и подземные водоисточники, что не учитывается государственной службой мониторинга природной среды. Вследствие этого выполненная работа дополняет общую картину экологического неблагополучия на территории Свердловской области.

Все поверхностные водные объекты Свердловской области относятся к водоемам рыбохозяйственного назначения, поэтому сравнение качественного состава воды осуществляется с ПДК вредных веществ – для рыбохозяйственных водоемов, при этом влияние животноводческих объектов не учитывается.

Следовательно, экологический мониторинг окружающей природной среды в зоне деятельности животноводческих предприятий и оценка вклада сельскохозяйственной деятельности в общий объем загрязнения приобретает особую актуальность.

Несмотря на то, что экологический мониторинг поверхностных вод на территории Свердловской области проводится специальной службой мониторинга, в зонах влияния сельскохозяйственных объектов не проводится целенаправленное исследование воды на загрязнение отходами животноводства. Значительное загрязнение водных ресурсов Свердловской области может привести к их сокращению, что обусловливает необходимость как санитарно-гигиенических исследований вод, так и определения состояния водных экосистем, обеспечивающих самоочищение водоемов от контаминантов.

Практические рекомендации

Согласно литературным данным и собственным наблюдениям, животноводческие объекты являются источником загрязнения окружающей природной среды, что выражается в изменении качества воды. Проведенный экологический мониторинг состояния водной экосистемы в зоне деятельности животноводческих предприятий позволяет рекомендовать к использованию предложенные методы.

В целях улучшения экологической ситуации в зонах влияния животноводческих объектов целесообразно провести следующие мероприятия:

1. Изменить технологию промышленных производств (СУМЗ, ПНТЗ, ЗАО «Хром 1914» , ОАО «ДИНУР») для снижения выбросов тяжелых металлов в среду обитания.

2. Разработать методы утилизации отходов сельскохозяйственных производств (птицеводство и животноводства).

Библиографический список

1 Вода питьевая, Государственные стандарты. Методы анализа, М.:, ИПК, Издательство стандартов, 1996г.

2 Руководство по контролю качества питьевой воды 2-е издание, т.1. ВОЗ Женева, 1994г.

3 Агаджанян Н.А., Трошин В.И. Экология человека - ММП «Экоцентр», КРУК 1994г.

4 Большаков В.Н. Практикум по региональной экологии 2003г.

5 Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды и влиянии факторов среды обитания на здоровье населения Свердловской области в 2007 г. – Екатеринбург, Издательство Уральского университета, 2008 г.

6. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды и влиянии факторов среды обитания на здоровье населения Свердловской области в 2008 г. – Екатеринбург, Издательство Уральского университета, 2009 г.

7. Григорьев Ю.С. Лабораторный практикум по экологии Красноярск 2003г.

8. Дальков М.П., Попов А.Н., Федоров Ю.С., Отчет о научно-исследовательской работе. Обследование и инвентаризация источников поступления загрязняющих веществ в Верх-Исетском водохранилище Г.Екатеринбург 1997г.

9. Жуков А.И., Монгайт И.Л., Родзиллер И.Д. Методы очистки производственных сточных вод, Строийиздат, М.:, 2006 г.

10. Зотеев В.Г. Анализ источников загрязнения речных вод Уральского региона/ Чистая вода – 99: Тез. докл. симп.- Екатеринбург 1999/ с. 191-192

11. Методика определения токсичности воды и водных вытяжек из почв, осадков сточных вод, отходов по смертности и изменению плодовитости дафний. – «Акварос», 2001г.

12. Методика определения токсичности проб поверхностных пресных, грунтовых, питьевых, сточных вод, водных вытяжек из почвы, осадков сточных вод и отходов по изменению оптической плотности культуры водоросли хлорелла (CHLORELLA VULGARIS BEIJER).- М., 2004.

13. Мироненко М.А. Санитарная охрана внешней среды в районах промышленно – животноводческих комплексов Гигиена и санитария 1976 №11/160с.

14. Небель Бернард Наука об окружающей среде, «Мир», М.:, 1993г.

15. Никитин Д.П., Новиков Ю.В. Гигиенические вопросы охраны окружающей среды от загрязнения отходами животноводческих комплексов и птицефабрик Гигиена и санитария 1977г. № 34 с. 61-67

16. Пилипенко А.Т. Справочник по свойствам, методам анализа и очистки воды, Киев, 1980г.

17. Протасов В.Ф. Экология, здоровье и природоиспользование в России, М.:, 1995г.

18. Руководство по определению методом биотестирования токсичности вод, донных отложений, загрязняющих веществ и буровых растворов. – РЭФИА, НИА - Природа, 2002.- 118 с.

19. Сталицкий Г.В., Радионов А.И. Экология.

20.Судаков В.Г., Сюндюков Г.А., Тошова Е.Ю., Баданова Е.В. Санитарно-гигиенические методы исследования воды. Екатеринбург 1998г. с. 18-26

21. Черкинский С.Н. Руководство по гигиене водоснабжения, М.:, «Медицина», 1995г.