Источники загрязнения водоёмов. Какие свойства поверхностных вод изменяются при спуске сточных вод?

   Атомные электростанции радиоактивными отходами загрязняют реки. Радиоактивные вещества концентрируются мельчайшими планктонными микроорганизмами и рыбой, затем  по цепи питания передаются другим животным. Установлено, что радиоактивность  планктонных обитателей в тысячи раз выше, чем воды, в которой  они живут.

     АЭС для охлаждения реактора требуют  в 1,5 раза больше воды и поэтому тепловые загрязнения гораздо сильнее. АЭС  имеет высокий аварийный потенциал  для человека и природы. 

   Сточные воды, имеющие повышенную радиоактивность (100 кюри на 1л и более), подлежат захоронению  в подземные бессточные бассейны и специальные резервуары.

   Рост  населения, расширение старых и возникновение  новых городов значительно увеличили  поступление бытовых стоков во внутренние водоемы. Эти стоки стали источником загрязнения рек и озер болезнетворными  бактериями и гельминтами. В еще  большей степени загрязняют водоемы  моющие синтетические средства, широко используемые в быту. Они находят  широкое  применение также в промышленности и сельском хозяйстве. Содержащиеся в них химические вещества, поступая со сточными водами в реки и озера, оказывают значительное влияние  на биологический и физический режим  водоемов. В результате снижается  способность вод к насыщению  кислородом, парализуется деятельность бактерий, минерализующих органические вещества.

   Вызывает  серьезное беспокойство загрязнение  водоемов пестицидами и минеральными удобрениями, которые попадают с  полей вместе со струями дождевой и талой воды. В результате исследований, например, доказано, что инсектициды, содержащиеся в воде в виде суспензий, растворяются в нефтепродуктах, которыми загрязнены реки и озера. Это взаимодействие приводит к значительному ослаблению окислительных функций водных растений. Попадая в водоемы, пестициды  накапливаются в планктоне, бентосе, рыбе, а по цепочке питания попадают в организм человека, действуя отрицательно как на отдельные органы, так и  на организм в целом.

   В связи с интенсификацией животноводства все более дают о себе знать  стоки предприятий данной отрасли  сельского хозяйства.

   Сточные воды, содержащие растительные волокна, животные и растительные жиры, фекальную  массу, остатки плодов и овощей, отходы кожевенной и целлюлозно-бумажной промышленности, сахарных и пивоваренных заводов, предприятий  мясомолочной, консервной и кондитерской промышленности, являются причиной органических загрязнений водоемов.

   В сточных водах обычно около 60% веществ  органического происхождения, к  этой же категории органических относятся  биологические (бактерии, вирусы, грибы, водоросли) загрязнения в коммунально-бытовых, медико-санитарных водах и отходах  кожевенных и шерстомойных предприятий.

   Серьёзной экологической проблемой является то, что обычным способом использования  воды для поглощения тепла на тепловых электростанциях является прямая прокачка пресной озерной или речной воды через охладитель и затем возвращение  её в естественные водоёмы без  предварительного охлаждения. Для электростанции мощностью 1000 МВт требуется озеро  площадью 810 га, глубиной около 8,7 м.

   Электростанции  могут повышать температуру воды по сравнению с окружающей на 5-15 С. В естественных условиях при медленных  повышениях или понижениях температур рыбы и другие водные организмы постепенно приспосабливаются к изменениям температуры окружающей среды. Но если в результате сброса в реки и озёра горячих стоков с промышленных предприятий быстро устанавливается новый температурный режим, времени для акклиматизации не хватает, живые организмы получают тепловой шок и погибают.

   Тепловой  шок - это крайний результат теплового  загрязнения. Результатом сброса в  водоёмы нагретых стоков могут быть иные, более коварные последствия. Одним  из них является влияние на процессы обмена веществ.

   В результате повышения температуры  воды содержание в ней кислорода  падает, тогда как потребность в нём живых организмов возрастает. Возросшая потребность в кислороде, его нехватка вызывают жестокий физиологический стресс и даже смерть. Искусственное подогревание воды может существенно изменить и поведение рыб - вызвать несвоевременный нерест, нарушить миграцию

   Повышение температуры воды способно нарушить структуру растительного мира водоёмов. Характерные для холодной воды водоросли  заменяются более теплолюбивыми  и, наконец, при высоких температурах полностью ими вытесняются, при  этом возникают благотворные условия  для массового развития в водохранилищах сине-зеленых водорослей - так называемого  “цветения воды”. Все перечисленные  выше последствия теплового загрязнения  водоёмов наносят огромный вред природным  экосистемам и приводят к пагубному  изменению среды обитания человека. Ущербы, образовавшиеся в результате теплового загрязнения, можно разделить на: - экономические (потери вследствие снижения продуктивности водоёмов, затраты на ликвидацию последствий от загрязнения); социальные (эстетический ущерб от деградации ландшафтов); экологические (необратимые разрушения уникальных экосистем, исчезновение видов, генетический ущерб).

   Загрязняются  реки и во время сплава, при гидроэнергетическом  строительстве, а с началом навигационного периода увеличивается загрязнение  судами речного флота.

   Мировое хозяйство сбрасывает в год 1500 куб. км сточных вод разной степени очистки, которые требуют 50-100-кратного разбавления для придания им естественных свойств и дальнейшего очищения в биосфере. При этом не учитываются воды сельскохозяйственных производств. Мировой речной сток ( 37,5-45 тыс. куб. км в год) недостаточен для необходимого разбавления сточных вод. Таким образом, в результате промышленной деятельности пресная вода перестала быть возобновляемым ресурсом.

   Рассмотрим  последовательно загрязнение океанов, морей, рек и озер, а также методы очистки сточных вод.

   2. Загрязнение океанов  и морей 

   Ежегодно  в Мировой океан попадает более 10 млн. т нефти и до 20% его площади  уже покрыты нефтяной пленкой. В  первую очередь это связано с  тем, что добыча нефти и газа в  Мировом океане стала важнейшим  компонентом нефтегазового комплекса. В 1993 году в океане добыто 850 млн. т  нефти (почти 30% мировой добычи). В  мире пробурено около 2500 скважин, из них 800 в США, 540 – в Юго-Восточной  Азии, 400 – в Северном море, 150 –  в Персидском заливе. Эти скважины пробурены на глубинах до 900 м.

   Загрязнение гидросферы водным транспортом происходит по двум каналам. Во-первых, морские  и речные суда загрязняют ее отходами, получаемыми в результате эксплуатационной деятельности, и, во-вторых, выбросами  в случае аварий токсичных грузов, большей частью нефти и нефтепродуктов. Энергетические установки судов (в  основном дизельные двигатели) постоянно  загрязняют атмосферу, откуда токсичные  вещества частично или почти полностью  попадают в воды рек, морей и океанов.

   Нефть и нефтепродукты являются главными загрязнителями водного бассейна. На танкерах, перевозящих нефть и  ее производные, перед каждой очередной  загрузкой, как правило, промываются  емкости (танки) для удаления остатков ранее перевезенного груза. Промывочная  вода, а с ней и остатки груза  обычно сбрасываются за борт. Кроме  того, после доставки нефтегрузов  в порты назначения танкеры чаще всего направляются к пункту новой  погрузки порожними. В этом случае для обеспечения надлежащей осадки и безопасности плавания танки судна наполняются балластной водой. Эта вода загрязняется нефтяными остатками, а перед погрузкой нефти и нефтепродуктов выливается в море. Из общего грузооборота мирового морского флота в настоящее время 49% падает на нефть и ее производные. Ежегодно около 6000 танкеров международных флотилий транспортируют 3 млрд. т нефти. По мере роста перевозок нефтегрузов все большее количество нефти стало попадать в океан при авариях.

   Огромный  ущерб океану нанесло крушение американского  супертанкера «Торри Каньон» у юго-западного побережья Англии в марте 1967 года: 120 тысяч т нефти вылилось на воду и было подожжено зажигательными бомбами с самолетов. Нефть горела несколько дней. Были загрязнены пляжи и побережья Англии и Франции.

   За  десятилетие после катастрофы танкера  «Торри Канон» в морях и океанах погибло более 750 крупных танкеров. Большинство этих крушений сопровождалось массовыми выбросами нефти и нефтепродуктов в море. В 1978 году у французских берегов снова произошла катастрофа, еще более значительная по последствиям, чем в 1967 году. Здесь в шторм разбился американский супертанкер «Амоно Кодис». Из судна вылилось более 220 тыс т нефти, покрыв площадь 3,5 тыс. кв. км. Был нанесен огромный ущерб рыболовству, рыбоводству, устричным «плантациям», всем морским обитателям этого района. На протяжении 180 км побережье покрылось черным траурным «крепом».

   В 1989 году авария танкера «Валдиз» вблизи побережья Аляски стала крупнейшей экологической катастрофой подобного рода в истории США. Огромный, с полкилометра длиной, танкер сел на мель примерно в 25 милях от берега. Тогда в море вылилось около 40 тыс. т нефти. Огромное нефтяное пятно растеклось в радиусе 50 миль от места аварии, покрыв плотной пленкой пространство 80 кв. км. Были отравлены самые чистые и богатые фауной прибрежные районы Северной Америки.

   Для предотвращения подобных катастроф  разрабатываются двухкорпусные  танкеры. При аварии, если будет поврежден  один корпус, второй предотвратит попадание  нефти в море.

   Происходит  загрязнение океана и другими  видами отходов промышленности. Во все моря мира сброшено примерно 20 млрд. т мусора (1988 год). Подсчитано, что  на 1 кв. км океана приходится в среднем 17 т отбросов. Зафиксировано, что  за один день в Северное море было сброшено 98 тыс. т отбросов (1987 год).

   Известный путешественник Тур Хейердал рассказывал, что когда он и его друзья плыли  на плоту «Кон-Тики» в 1954 году, они  не уставали любоваться чистотой океана, а во время плавания на папирусном судне «Ра-2» в 1969 году он и его  спутники, «проснувшись утром, увидели  океан настолько загрязненным, что  некуда было окунуть зубную щетку. Из голубого Атлантический океан стал серо-зеленым и мутным, и повсюду плавали комки мазута величиной от булавочной головки до ломтя хлеба. В этой каше болтались пластиковые бутылки, будто мы попали в грязную гавань. Ничего подобного я не видел, когда сто одни сутки сидел в океане на бревнах «Кон-Тики». Мы воочию убедились, что люди отравляют важнейший источник жизни, могучий фильтр земного шара – Мировой океан».

   До 2 млн. морских птиц и 100 тыс. морских  животных, в том числе до 30 тыс. тюленей, ежегодно погибают, проглотив  какие-либо пластмассовые изделия  или запутавшись в обрывках сетей  и тросов.

   ФРГ, Бельгия, Голландия, Англия сбрасывали в Северное море ядовитые кислоты, в  основном 18-20%-ную серную кислоту, тяжелые  металлы с грунтом и осадками сточных вод, содержащими мышьяк и ртуть, а также углеводороды, в том числе ядовитый диоксин (1987 год). К тяжелым металлам относится ряд элементов, широко применяемых в промышленности: цинк, свинец, хром, медь, никель, кобальт, молибден и др. При попадании в организм большинство металлов очень трудно выводятся, имеют свойство постоянно накапливаться в тканях разных органов, и при превышении определенной пороговой концентрации наступает резкое отравление организма.

   Три реки, впадающие в Северное море, Рейн, Маас и Эльба, ежегодно приносили 28 млн. т цинка, почти 11000 т свинца, 5600 т меди, а также 950 т мышьяка, кадмий, ртуть и 150 тыс. т нефти, 100 тыс. т фосфатов и даже радиоактивные  отходы в разных количествах (данные на 1996 год). С судов ежегодно сбрасывалось 145 млн. т обычного мусора. Англия сбрасывала 5 млн. т канализационных стоков в  год.

   В результате добычи нефти из трубопроводов, связывающих нефтяные платформы  с материком, каждый год в море вытекало около 30000 т нефтепродуктов. Последствия этого загрязнения  нетрудно видеть. Целый ряд видов, которые некогда обитали в  Северном море, в том числе лосось, осетр, устрицы, скаты и пикша, просто-напросто исчезли. Гибнут тюлени, другие обитатели  этого моря нередко страдают от инфекционных заболеваний кожи, имеют деформированный  скелет и злокачественные опухоли. Гибнет птица, питающаяся рыбой или  отравившаяся морской водой. Наблюдалось  цветение ядовитых водорослей, которое  привело к уменьшению рыбных запасов (1988 год).

   В Балтийском море в течение 1989 года погибли 17 тыс. тюленей. Проведенные исследования показали, что ткани погибших животных буквально пропитаны ртутью, которая  попадала в их организм из воды. Биологи  считают, что загрязнение воды привело  к резкому ослаблению иммунной системы  обитателей моря и их гибели от вирусных заболеваний.

   Крупные разливы нефтепродуктов (тысячи тонн) происходят в Восточной Балтике  один раз в 3-5 лет, мелкие (десятки  тонн) – ежемесячно. Крупный разлив поражает экосистемы на акватории в  несколько тысяч гектаров, мелкий – в несколько десятков гектаров. Балтийскому морю, проливу Скагеррак, Ирландскому морю угрожают выбросы  иприта – химического отравляющего вещества, созданного Германией в  годы Второй мировой войны и затопленного Германией, Великобританией и СССР в 40-е годы. Свои химические боеприпасы СССР топил в северных морях и на Дальнем Востоке, Великобритания – в Ирландском море.