Лекция 4: ОХРАНА ВОД.

 

Лекция 4: ОХРАНА ВОД.

 

Водные запасы на Земле огромны, они образуют гидросферу – одну из мощных сфер нашей планеты. Гидросфера - это прерывистая водная оболочка Земли, совокупность океанов, морей, континентальных вод (включая подземные) и ледяных покровов.

Важнейшее свойство гидросферы - единство всех видов природных вод (Мирового океана, вод суши, водяного пара в атмосфере, подземных вод), которое проявляется в процессе круговорота воды в природе. Движущими силами этого глобального процесса служат поступающая на поверхность Земли тепловая энергия Солнца и сила тяжести, обеспечивающие перемещение и возобновление природных вод всех видов.

Под воздействием тепловой энергии Солнца с поверхности Мирового океана и континентов ежегодно испаряются 577 км³ воды (слой 1130 мм), перемещаемой вместе с воздушными массами. Часть воды возвращается в Мировой океан в виде выпадающих атмосферных осадков, формирующих звено малого круговорота воды в природе. Другая часть также в виде атмосферных осадков перемещается воздушными течениями на континенты, образуя звено большого круговорота воды в природе, в котором участвуют испарение с поверхности суши и атмосферные осадки, а также речной сток, частично возвращающийся в Мировой океан. Большой и малый круговороты воды в природе обеспечивают единство всех видов воды в гидросфере. Большую часть поверхности суши (около 78%) составляют периферийные области, сообщающиеся с Мировым океаном, а 22% приходится на долю областей внутреннего замкнутого стока, влага которых попадает в Мировой океан в общем потоке атмосферного водяного пара.

Основная масса гидросферы сосредоточена в океанах и морях. Мировой океан является замыкающим звеном круговорота воды в природе. Его огромный объем свидетельствует о неисчерпаемости водных ресурсов планеты. Наметившееся в отдельных районах загрязнение Мирового океана грозит нарушить естественный процесс влагооборота в его наиболее ответственном звене - испарении с поверхности океана.

Основная часть вековых запасов пресных вод суши сконцентрирована в ледниковых покровах Антарктиды и Гренландии, которые рассматриваются в качестве реликтов последнего оледенения. Подземные воды суши по своему объему в гидросфере занимают третье место, однако в активный водообмен вовлечена относительно небольшая их часть.

Россия омывается водами 12 морей, принадлежащих трем океанам. На территории РФ находится свыше 2,5 млн. больших и малых рек, более 2 млн. озер.

По территории РФ протекает свыше 120 тыс. рек длиной более 10 км и общей протяженностью свыше 2,3 млн. км. Около 90% годового речного стока России приходится на бассейны Северного Ледовитого и тихого океанов и лишь 8% - на бассейны Каспийского и Азовского морей. Однако именно в бассейнах этих морей проживает более 80% населения России, сосредоточена основная часть хозяйственной инфраструктуры.

Ресурсы пресной воды распределены крайне неравномерно. В этой связи возникает проблема недостатка пресной воды. Она усугубляется все возрастающими объемами ее использования. Проблема недостатка пресной воды возникает по нескольким причинам: неравномерное распределение воды во времени и пространстве, рост ее потребления человечеством, потери воды при транспортировке и использовании, ухудшение качества воды и ее загрязнение.

 

Загрязнение поверхностных вод:

Качество воды большинства водных объектов не отвечает нормативным требованиям. Многолетние наблюдения за динамикой качества поверхностных вод обнаруживают тенденцию увеличения числа створов с высоким уровнем загрязненности воды (более 10 ПДК) и числа случаев экстремально высокого содержания (свыше 100 ПДК) загрязняющих веществ в водных объектах.

Состояние водных источников (поверхностных и подземных) и систем централизованного водоснабжения не может гарантировать требуемого качества питьевой воды, а в ряде регионов (низовья Волги, Южный Урал, Кузбасс, некоторые территории Севера) это состояние достигло опасного уровня для здоровья населения.

Около 1/3 всей массы загрязняющих веществ вносится в водоисточники с поверхностным и ливневым стоками с территорий санитарно неблагоустроенных населенных мест, сельскохозяйственных объектов и угодий, что влияет на сезонное, в период весеннего паводка, ухудшение качества питьевой воды, ежегодно отмечаемое в крупных городах, в том числе в Москве. В связи с этим проводится гиперхлорирование питьевой воды, что, однако небезопасно для здоровья населения в связи с образованием хлорорганических соединений.

Наиболее распространенными загрязняющими веществами поверхностных вод России остаются нефтепродукты, фенолы, легкокисляемые органические вещества, соединения металлов, аммонийный и нитритный азот. Во многих водоемах зарегистрированы повышенные концентрации специфических загрязняющих веществ: лигнина, ксантогенатов, формальдегида и др. Основным источником этих загрязнений являются сточные воды различных производств, предприятий сельского и коммунального хозяйства, поверхностный сток. Существенное влияние на содержание загрязняющих веществ в поверхностных водах оказывают вторичные процессы.

Из-за нестабильной работы большинства предприятий, их тяжелого финансового положения, а также неудовлетворительного бюджетного финансирования выполнение водоохранных мероприятий в стране ведется крайне низкими темпами.

Основные реки - Волга, Дон, Кубань, Обь, Енисей, Лена, Печора - оцениваются как «загрязненные», и крупные притоки - Ока, Кама, Томь, Иртыш, Тобол, Миасс, Исеть, Тура - как «сильно загрязненные». К этой же категории относится и Урал. Неблагополучно состояние малых рек, особенно в зонах крупных промышленных центров, из-за поступления в них с поверхностным стоком и сточными водами больших количеств загрязняющих веществ. Значительный ущерб малым рекам наносится в сельской местности из-за нарушения режима хозяйственной деятельности в водоохранных зонах и попадания в водотоки органических и минеральных загрязнений, а также смыва почвы в результате водной эрозии.

Из общего объема сточных вод 62,1 км³ около 40% отнесены к категории «загрязненных», из которых 51% сброшены предприятиями коммунального хозяйства и 35% - промышленными предприятиями.

Годовая масса сброса основных загрязняющих веществ (нефтепродукты, взвешенные вещества, фосфор, фенол, СПАВ, соединения меди, железа и цинка) составляет 784 тыс. т, что приводит к увеличению степени загрязненности поверхностных вод.

Основная часть дренажных вод с орошаемых земель загрязнена соединениями азота, фосфора и пестицидами.

Качество питьевой воды, подаваемой населению, практически не улучшается. Около 22-23% исследованных проб не отвечает гигиеническим требованиям, из них 12-13% - по микробиологическим показателям.

Около 1/3 населения используют для питья воду из децентрализованных источников. Анализ воды таких источников показал, что 28% проб из числа исследованных не отвечают гигиеническим требованиям по санитарно-химическим, а 29,4% - по бактериологическим показателям. В целом около 50% населения России использует для питья воду, не соответствующую гигиеническим требованиям по различным показателям качества.

Особенно тяжелое положение сложилось в Архангельской, Калининградской, Калужской, Курской, Томской и Ярославской областях, Приморском крае, Дагестане, Калмыкии и Карачаево-Черкессии.

Тревожным является тот факт, что около 21% коммунальных и около 20% ведомственных водопроводов подают населению воду без обеззараживания из-за отсутствия специальных установок. Это создает благоприятные условия для возникновения эпидемий.

В Калининградской, Калужской, Курской, Саратовской, Смоленской и Читинской областях от 31 до 64% источников питьевого водоснабжения не имеют зон санитарной охраны.

Огромное количество загрязняющих веществ вносится в поверхностные воды со сточными водами предприятий черной и цветной металлургии, химической, нефтехимической, нефтяной, газовой, угольной, лесной и целлюлозно-бумажной промышленности, предприятий сельского и коммунального хозяйства, поверхностным стоком с прилегающих территорий. Существенное влияние на содержание биогенных и органических веществ оказывают сельскохозяйственные угодья, а также пастбища и животноводческие фермы.

Современный уровень очистки сточных вод таков, что даже в водах, прошедших биологическую очистку, содержание нитратов и фосфатов достаточно для интенсивного эвтрофирования водоемов.

Во многих водных объектах концентрации загрязняющих веществ превышают ПДК, установленные санитарными и рыбоохранными правилами. Примечание. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязнения поверхностных вод приведены в табл. 3.8.

 

Загрязнение подземных вод:

Загрязнению подвергаются не только поверхностные, но и подземные воды. Ухудшение качества подземных вод, используемых для питьевого водоснабжения, отмечено во многих городах. В целом состояние подземных вод оценивается как критическое и имеет опасную тенденцию дальнейшего ухудшения.

В России для хозяйственно-питьевого, производственно-технического водоснабжения и орошения земель разведано 3196 месторождений подземных вод и их участков, эксплуатационные запасы которых составляют 26,7 км³/год, половина из которых подготовлена для промышленного освоения. Степень освоения запасов в среднем по стране не превышает 33%. Ежегодно используется около 12 км³ подземных вод, в том числе на хозяйственно-питьевое водоснабжение - 75%, на производственно-технические цели - 21, на орошение земель и обводнение пастбищ - 4%.

Подземные воды (особенно верхних, неглубоко залегающих горизонтов) вслед за другими элементами окружающей среды испытывают загрязняющее воздействие хозяйственной деятельности человека. По данным производственных геологических организаций Роскомнедра, выявлено около 760 очагов загрязнения подземных вод, где оно носит устойчивый характер и наблюдается на протяжении ряда лет. В число загрязненных объектов входят 70 питьевых водозаборов, в том числе в Каменск-Шахтинском, Орле, Тамбове, Туле, Уфе и других городах, где отмечено ухудшение качества воды. На 320 объектах загрязнение связано с деятельностью предприятий.

Подземные воды страдают от загрязнений нефтяных промыслов, предприятий горнодобывающей промышленности, полей фильтрации, шламонакопителей и отвалов металлургических заводов, хранилищ химических отходов и удобрений, свалок, животноводческих комплексов, неканализированных населенных пунктов.

Ухудшение качества воды происходит в результате подтягивания некондиционных природных вод при нарушении режима эксплуатации водозаборов. Площади очагов загрязнения подземных вод достигают сотен квадратных километров.

Из загрязняющих подземные воды веществ преобладают: нефтепродукты, фенолы, тяжелые металлы (медь, цинк, свинец, кадмий, никель, ртуть), сульфаты, хлориды, соединения азота. Для 30% выявленных участков загрязнения подземных вод интенсивность загрязнения изменяется в пределах 1-100 ПДК, для 12% превышает 100 ПДК по тому или иному веществу.

Перечень веществ, контролируемых в подземных водах, не регламентирован, поэтому нельзя составить точную картину о загрязнении подземных вод.

 

Методы очистки вод:

Очистка сточных вод от крупных твердых веществ производится на сетках и решетках, от мелких частиц - в гидроциклонах. Для очистки тонких твердых веществ сточные воды пропускают через фильтры. Для очистки от мелких частиц нефтепродуктов применяют коагулянты, образующие хлопья, к которым прилипают эти частицы (сорбция). Затем хлопья удаляют в отстойниках или флотаторах с помощью воздушных пузырьков, подхватывающих эти хлопья и выносящих их на поверхность. В качестве коагулянтов используют сульфаты алюминия и железа.

Пароциркуляционный метод применяется для очистки загрязненных фонолами сточных вод, которые превращаются в пар, проходящий через раствор щелочи. Выходными веществами являются чистый пар и нелетучий фенолят в растворе, удаляемый углекислотой.

Абсорбционный метод заключается в поглощении загрязняющих веществ в небольших количествах - до 0,2% активированным углем с последующим удалением отгонкой паром.

Биологический метод состоит в очистке от органических веществ в бассейнах, продуваемых воздухом, и образовании массы микроорганизмов, обращающих загрязнения в активный ил.

Физико-химические методы очистки заключаются в экстрагировании органических веществ с применением органических растворителей. Бутилацетат и диизопропиловый эфир в десятки раз лучше растворяют фенол.

 

Охрана водных ресурсов:

В основе водного законодательства содержатся обязательные для министерств, ведомств, государственных органов, предприятий, учреждений, организаций и граждан наиболее общие положения о порядке использования и охраны рек, озер, морей, водохранилищ и других поверхностных и подземных водных объектов. Все законодательные нормы, вступающие в противоречие с этим документом, подлежат отмене, поскольку он обладает высшей юридической силой. К задачам водного законодательства относятся: регулирование водных отношений с целью обеспечения рационального использования вод для нужд населения и народного хозяйства; охрана вод от загрязнения, засорения и истощения; предупреждение и ликвидация вредного воздействия вод; улучшение состояния водных объектов; охрана прав предприятий, организаций, учреждений и граждан; укрепление законности в области водных отношений.

Особая роль в водном законодательстве отводится принципу первоочередного удовлетворения хозяйственно-питьевых потребностей населения - промышленный, сельскохозяйственный или какой-либо другой вид эксплуатации водных объектов не должен препятствовать хозяйственно-питьевому водоснабжению населения.

Борьба против загрязнения, засорения и истощения вод должна проводиться всеми доступными в современных условиях мерами и средствами, путем осуществления предупредительных мер по охране вод и ликвидации существующих причин их загрязнения, засорения и истощения. Запрещено вводить в эксплуатацию предприятия, цехи, агрегаты, коммунальные и другие объекты, если они не обеспечены устройствами, предотвращающими загрязнение вод. Предприятия, организации и учреждения не должны допускать загрязнения и засорения поверхности водосборов, ледяного покрова водоемов и поверхности ледников производственными, бытовыми и другими отходами и отбросами. Управления государственных водохозяйственных систем, колхозы, фермерские хозяйства, предприятия, организации и учреждения обязаны предотвращать загрязнение вод удобрениями и ядохимикатами

Все промышленные предприятия, использующие воду, обязаны принимать меры к уменьшению ее расхода и прекращению сброса сточных вод путем совершенствования технологии производства и схем водоснабжения, развивать безводные технологические процессы, заменять водяное охлаждение воздушным, внедрять оборотное водоснабжение и другие технические приемы, исключающие сброс сточных вод. Должны быть созданы технически совершенные очистные сооружения и устройства, обеспечивающие надлежащую очистку сточных вод от загрязняющих веществ. Сброс сточных вод допускается только с разрешения органов по регулированию использования вод и охране их и при условии, что он не приведет к увеличению содержания в водном бассейне загрязняющих веществ свыше установленных норм.

Значительное место в уделено вопросам государственного учета и планирования потребления вод. Первоочередной задачей учета вод является установление имеющегося количества и качества, а также данных об использовании вод для нужд населения и народного хозяйства. С этой целью введена ежегодная статистическая отчетность, которая позволяет судить не только о количестве забранной из источников воды, но и об объемах затраченной на разные цели воды, а такте иметь данные о количестве вредных веществ, вносимых в водоемы сточными водами. Все эти материалы необходимы для научно обоснованного планирования потребления воды и ее правильного распределения по потребителям, а также для разработки новых водохозяйственных и водоохранных мероприятий. При планировании учитывают также данные Государственного водного кадастра, включающего количественную и качественную характеристики водных ресурсов, регистрацию водопользования и сведения об учете использования вод в водохозяйственных балансах, составляемых по бассейнам рек и экономическим районам.

Важнейшей составной частью являются предельно допустимые концентрации вредных веществ в воде водоемов. Соблюдение этих нормативов обеспечивает безопасность населения создает благоприятные условия для санитарно-бытового водопользования. Они являются критерием эффективности различных мероприятий по охране водоемов от загрязнения. В настоящее время ПДК установлены для более чем 1300 веществ.

Водоемы (реки, ручьи, водохранилища, озера, пруды, искусственные каналы) используются для хозяйственно-питьевого водоснабжения, культурно-бытовых нужд населения и рыб хозяйственных целей.

Водоемы и водотоки (водные объекты) считаются загрязненными, если показатели состава и свойств воды в них изменились под прямым или косвенным влиянием производственной деятельности и бытового использования населением и стали частично или полностью непригодными для одного из видов водопользования.

Критерием загрязненности воды является ухудшение ее качества вследствие изменения органолептических свойств и появления веществ, вредных для человека, животных, птиц, рыб, кормовых и промысловых организмов, а также вида водопользования и повышения температуры воды, изменяющей условия для нормальной жизнедеятельности водных организмов. Пригодность состава и свойств поверхностных вод, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения, культурно-бытовых нужд населения и рыбохозяйственных целей, определяется их соответствием требованиям и нормативам.

В случае одновременного использования водного объекта или его участка для различных нужд народного хозяйства при определении условий сброса сточных вод следует исходить из более жестких требований в ряду одноименных нормативов качества поверхностных вод.

Нормативы состава и свойств воды водных объектов, которые должны быть обеспечены при спуске в них сточных вод, устанавливают применительно к отдельным его категориям, чтобы исключить возможность ограничения или нарушения нормальных условий хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования.

Различают две категории водопользования. К первой относится использование водного объекта в качестве источника централизованного или нецентрализованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для водоснабжения предприятий пищевой промышленности; ко второй - использование водного объекта для купания, спорта и отдыха населения, а также использование водных объектов в черте населенных пунктов.

Ближайшие к месту спуска сточных вод пункты водопользования первой и второй категорий определяются органами и учреждениями санитарно-эпидемиологической службы с обязательным учетом официальных данных и перспектив использования водного объекта для питьевого водоснабжения и культурно-бытовых нужд населения.

Состав и свойства воды водных объектов должны соответствовать требованиям в створе, расположенном на водотоках на расстоянии 1 км выше ближайших по течению пунктов водопользования (водозабор для хозяйственно-питьевого водоснабжения, места купания, организованного отдыха, территории населенного пункта и т.п.), а на непроточных водоемах и водохранилищах - на расстоянии 1 км в обе стороны от пункта водопользования .

Состав и свойства водоема или водотока в пунктах питьевого и культурно-бытового водопользования ни по одному из показателей не должны отклоняться от нормативов.

В водные объекты запрещается сбрасывать:

• сточные воды, содержащие вещества или продукты трансформации веществ в воде, для которых не установлены ПДК или ориентированный допустимый уровень (ОДУ), а также вещества, для которых отсутствуют методы аналитического контроля;

• сточные воды, которые могут быть устранены путем организации бессточного производства, рациональной технологии, максимального использования в системах оборотного и повторного водоснабжения после соответствующей очистки и обеззараживания в промышленности, городском хозяйстве и для орошения в сельском хозяйстве;

• неочищенные или недостаточно очищенные производственные, хозяйственно-бытовые сточные воды и поверхностный сток с территорий промышленных площадок и населенных мест;

• сточные воды, содержащие возбудителей инфекционных заболеваний; опасные в эпидемическом отношении сточные воды могут сбрасываться в водные объекты только после соответствующей очистки и обеззараживания.

Сброс, удаление и обезвреживание сточных вод, содержащих радионуклиды, должны осуществляться в соответствии с действующими нормами радиационной безопасности. Запрещается сброс в водные объекты, на поверхность ледяного покрова и водосбора пульп концентрированных кубовых остатков, образующихся в результате обезвреживания сточных вод, в том числе содержащих радионуклиды, а также других технологических и бытовых отходов.

Утечки в водные объекты от нефте- и продуктопроводов, нефтепромыслов, а также сброс мусора, неочищенных сточных, подсланцевых и баластных вод, утечки других веществ с плавучих средств водного транспорта не допускаются.

Загрязнение поверхностных вод при проведении строительных, дноуглубительных и взрывных работ, при добыче полезных ископаемых, прокладке кабелей, трубопроводов и других коммуникаций, при проведении сельскохозяйственных и других работ, включая все виды гидротехнического строительства на водных объектах и в водохранных зонах, также не допускается.

Сброс сточных вод в водные объекты, используемые для водо- и грязелечения, а также в водные объекты, находящиеся в пределах округов санитарной охраны курортов, запрещается, а также в водные объекты в черте населенных пунктов.