Комплексный подход к решению проблемы загрязнения природных вод: защита и профилактика

2. Комплексный подход к решению проблемы загрязнения природных вод: защита и профилактика

В практике санитарной охраны водоемов пользуются гигиеническими нормативами — предельно допустимыми концентрациями (ПДК) веществ, влияющих на качество воды.

За ПДК принимают ту максимальную концентрацию вещества, при которой не нарушаются (не ухудшаются) процессы минерализации органических веществ, органолепгические свойства воды и промысловых организмов (рыб, раков, моллюсков) и не допускаются токсичные свойства веществ, которые могут вызвать нарушения в жизнедеятельности (выживаемость, рост, размножение, плодовитость, качество потомства) основных групп водных организмов (растений, беспозвоночных животных, рыб), играющих важнейшую роль в формировании качества воды, создании и трансформации органического вещества.

Следует признать, что современные методы очистки вод, механической и биологической, далеки от совершенства. Даже после биологической очистки в сточных водах остается 10 процентов органических и 60—90 процентов неорганических веществ, в том числе до 60 процентов азота, 70 —фосфора, 80 — калия и почти 100 процентов солей ядовитых тяжелых металлов.

Наиболее сложной проблемой является защита поверхностных вод от загрязнения. Главным загрязнителем поверхностных вод служат бытовые и промышленные сточные воды, поэтому наиболее актуальной с экологической точки зрения является разработка и внедрение эффективных методов очистки сточных вод.

Самым действенным способом защиты поверхностных вод от загрязнения их сточными водами может служить разработка и внедрение безводной или безотходной технологии производства, в частности, создание оборотного водоснабжения. При организации системы оборотного водоснабжения в нее включают ряд очистных сооружений и установок, что позволяет создать замкнутый цикл использования производственных и бытовых сточных вод, полностью исключающий их попадание в поверхностные водоемы.

Ввиду многообразия состава сточных вод применяют различные способы их очистки: механический, физико-химический, химический, биологический и др. В процессе очистки предусматривают обработку осадка и обеззараживание сточных вод перед сбросом их в водоем. При механической очистке из производственных сточных вод путем процеживания, отстаивания и фильтрования удаляется до 90% нерастворимых механических примесей различной степени дисперсности, а из бытовых сточных вод - до 60%. Для этих целей применяют решетки, песколовки, песчаные фильтры, отстойники. Вещества, образующие пленку на поверхности воды (нефть, масла, смолы, полимеры и др.), задерживают специальными нефте- и маслоловушками, либо выжигают.

В случае физико-химической очистки используются:

- коагуляция - введение в сточные воды коагулянтов (солей аммония, железа, меди и др.) для образования хлопьевидных осадков, которые затем легко удаляются;

- сорбция - способность некоторых веществ (глины, активированный уголь, силикагель, торф и др.) поглощать загрязнение;

- флотация - пропускание через сточные воды воздуха. Газовые пузырьки при движении вверх захватывают поверхностно-активные вещества, нефть, масла, другие загрязнения и образуют на поверхности воды легко удаляемый слой пены.

После биологической очистки и отстаивания сточные воды обеззараживают (дезинфицируют) с помощью соединений хлора или других сильных окислителей. При хлорировании уничтожаются патогенные бактерии, вирусы и другие болезнетворные организмы. После этого сточные воды можно использовать в оборотном водоснабжении либо сбрасывать в поверхностные водоемы.

В последние годы разрабатываются новые методы, способствующие экологизации процессов очистки сточных вод. К таким методам относятся:

- электрохимические методы, основанные на процессах анодного окисления и катодного восстановления (электролиз);

- мембранные процессы очистки;

- магнитная обработка, позволяющая улучшить флотацию взвешенных частиц;

- радиационная очистка воды;

- озонирование;

- внедрение новых селективных типов сорбентов для избирательного выделения полезных компонентов из сточных вод с целью их вторичного использования.

Значительную роль в загрязнении водных объектов играют пестициды и удобрения, смываемые поверхностным стоком с сельскохозяйственных угодий. Для предотвращения попадания загрязняющих стоков в водоемы необходим комплекс мероприятий, включающих соблюдение норм и сроков внесения удобрений и ядохимикатов, очаговую обработку пестицидами вместо сплошной, замену ядохимикатов биологическими способами защиты растений и т.д.

Сложную задачу представляет утилизация стоков животноводческих комплексов, губительно действующих на водные экосистемы. В настоящее время наиболее экономичной признана технология, согласно которой стоки разделяют с помощью центрифугирования на твердую и жидкую фракции. При этом твердая фракция превращается в компост и вывозится на поля. Жидкая часть (навозная жижа) проходит через химический реактор и превращается в гумус. При разложении органики выделяются метан, двуокись углерода и сероводород. Энергию этого биогаза можно использовать для производства тепла.

Одним из перспективных способов уменьшения загрязнения поверхностных вод является закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты через систему поглощающих скважин (подземное захоронение). При этом способе отпадает необходимость в дорогостоящей очистке сточных вод и строительстве очистных сооружений. Однако данный метод целесообразен для изоляции лишь небольших количеств высокотоксичных сточных вод, так как очень непросто оценить возможные экологические последствия обширного загрязнения изолированных глубокозалегающих горизонтов подземных вод. В частности, при этом способе технически очень сложно полностью исключить возможность проникновения загрязненных вод из подземных водоносных горизонтов на поверхность земли или в другие водоносные горизонты через затрубные пространства скважин.

Основными мерами борьбы с загрязнением подземных вод являются профилактические. С этой целью совершенствуются методы очистки сточных вод, внедряются производства с бессточной технологией, тщательно изолируются резервуары промышленных стоков, регламентируется использование пестицидов и удобрений в сельском хозяйстве и т.д.

Важнейшей мерой предупреждения загрязнения подземных вод в районах водозаборов является устройство вокруг них санитарно-защитных зон, состоящих из трех поясов. На территории поясов запрещается размещение любых объектов, способных вызвать химическое или бактериальное загрязнения, запрещается использование минеральных удобрений и пестицидов, промышленная вырубка леса.

Значительную роль в деле охраны поверхностных вод от загрязнения и засорения играют агролесомелиорация и гидротехнические мероприятия. С их помощью можно предотвращать заиление и зарастание озер, водохранилищ и малых рек, а также эрозию, образование оползней, обрушение берегов и т.д.

Однако с учетом неразрывной связи всех природных и антропогенных экосистем необходимо иметь в виду, что невозможно обеспечить чистоту поверхностных водоемов и водотоков без защиты от загрязнений атмосферы, почв, подземных вод и т.д.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

XXI век характеризуется интенсивным развитием промышленности и сельскохозяйственного производства, и как следствие этого - сильным загрязнением гидросферы (рек, озёр, морей и океана в целом). Природные воды загрязняются сточными водами различных предприятий и бытовой сферы.

Часто складывается парадоксальная картина - в Ростовской и Воронежской областях наблюдается спад производства, но загрязнения за пять лет в первой выросло на треть, а во второй - на две трети. Этому есть две причины. Во-первых, выросла “грязность производства”. Оборудование устарело и не ремонтируется вовремя, сырье используется подешевле, поэтому часто оно содержит повышенные содержания вредных веществ, системы водоочистки находятся тоже в кризисе - те же проблемы с оборудованием, закупкой необходимых реактивов для очистки и т.д., и т.п. Особенно грязно производство в Санкт-Петербурге, в Иркутской области и, главное, в вододефицитных Краснодарском крае и Дагестане. Ситуация на Таймыре определяется низким уровнем производства. Во-вторых, в городах возникла масса мелких, часто “теневых” производств, часто дающих достаточно обильные вредные сбросы (кожевенное и т.п.). Работая полукустарно, они сбрасывают воду обычно либо в городскую канализацию, либо прямо в водоемы. Но городская канализация не приспособлена для очистки таких вод, что в свою очередь ведет к ухудшению работы ее систем очистки.

Загрязнение вод проявляется в изменении их физических и органолептических свойств (нарушение прозрачности, окраски, запаха, вкуса), увеличении содержания солей (сульфатов, хлоридов, нитратов и др.), токсичных тяжелых металлов, сокращении содержания растворенного в воде кислорода, увеличении содержания радионуклидов, болезнетворных бактерий и других загрязнителей.

Россия обладает одним из самых высоких водных потенциалов в мире: на каждого жителя России приходится свыше 30 000 м³ воды в год. Однако в настоящее время из-за загрязнения около 70% рек и озер России утратили свои качества источников питьевого водоснабжения, в результате около половины населения потребляют недоброкачественную воду.

Частично нарушено даже исторически сложившееся равновесие в водной среде Байкала - уникального озера на нашей планете, которое могло бы обеспечивать чистой водой все человечество в течение почти 50 лет. По современным оценкам, загрязнено более 100 км³ байкальской воды. На акваторию озера поступают нефтепродукты, нитраты, хлориды и другие загрязнители. Только размеры озера, огромный объем водной массы, а также способность биотического сообщества Байкала поддерживать процессы самоочищения пока спасают экосистему озера от деградации.

По мере стабилизации в экономике изменения в состоянии природных вод будут неоднозначны. Укрепление государственного контроля и упрочнение финансового положения городов, а также выход части наших компаний на уровень с крупными транснациональными компаниями будет способствовать улучшению ситуации. Стабилизация в сельском хозяйстве, золотодобыче и т.п. приведет к росту загрязнения поверхностных водоемов страны.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.  Голицын А.Н. Промышленная экология и мониторинг загрязнения природной среды: Учебник. Издательство: ОНИКС, 2010 г. - 335 с.

2.  Еремин В.Г., Сафонов В.Г. Экологические основы природопользования. М. 2002 г. – 220 с.

3.  Снакин, В.В. Экология и охрана природы: Словарь-справочник. / Под ред. акад. А.Л. Яншина. – М.: Academia, 2000. – 384с.

4.  Жуков А. И., Монгайт И. Л., Родзиллер И. Д. Методы очистки

производственных сточных вод М.: Стройиздат. 1991. – 204 с.

5.  Повякало А. Д., Шангарев И. Р. Экологические проблемы современности –М.: Квота, 2001. – 228 с.

6.  Учебник для вузов: «ЭКОЛОГИЯ» / Н.И.Николайкин, Н.Е.Николайкина, О.П.Мелехова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Дрофа, 2003. – 624 с.