Г л а в а 3 Антрогюrенное воздействие на гидросферу

63

3.2. Самоочищение в гидросфере

Процесс самоочищения в гидросфере связан с круговоротом воды в природе. В водое111ах этот процесс обесnечивается совокуn­ ной деятельностью организr-юв, которые их населяют. В идеальных

условиях процесс самоочищения протекает достаточно быстро, и

вода восстанавливает свое первоначальное состояние. Факторы,

обусловливающие самоочищение водоемов, можно разделить на три

группы: физические, химические, биологические.

Среди физи•tеских факторов основными являются разбавле­ н.ие, растворен.ие и перемешиван.ие поступающих загрязнений. На­

пример, интенсивное течение реки обеспечивает хорошее переме­

шивание, в результате чего снижается концентрация взвешенных

частиц. Оседание в воде нерастворимых частиц в процессе отстаи­

вания загрязненных вод способствует самоочищению водоемов. Под

действием силы тяжести микроорганизмы осаждаются на органичес­

ких и неорганических частицах и постепенно опускаются на дно,

подвергаясь при этом действию других факторов. Увеличение ин­

тенсивности действия физических факторов способствует быстрому

отмиранию загрязняющей микрофлоры. При воздействии ультрафи­

олетового излучения происходит обеззараживание воды, основанное

на прямом губительном воздействии этих лучей на белковые кол­ лоиды и ферменты протоплазмы микробных клеток. Ультрафиолето­

вое излучение может воздействовать не только на обычные бакте­

рии, но и на споровые организмы и вирусы

Очищение воды в океане происходит за счет филырационных сnособностей планктона. За 40 дней поверхностный слой воды тол­

щиной в сотни метров nроходит через филырационный апnарат

планктона. Соотношение главных ионов в морской воде на протя­

жении миллионов лет остается достаточно стабильным, несмотря на

непрерывный обмен веществ между океаном и сушей. Концентранин

растворенных в морской воде солей составляет около 3.5%. По хи­ мическому составу эти слои на 99,9% состоят из ионов натрия,

калия, хлора, брома, фтора, магния, кобальта и др.

3.3. Основные источники загрязнения гидросферы

Уровень загрязнения рек, озер, морей и океанов с каждым годом

возрастает. Особую и едва ли не самую серьезную роль в загрязне­

нии водных объектов играет сброс отработанных промышленных

вод. Они загрязняют более 1/3 всего речного стока. Напри!\Iер, в

64 Час т ь 1 Место инженерной экологии в системе знаний о человеке и nрироде

США за 70 лет загрязненность рек выросла в 1О раз, что привело к запрещению купания в реке Миссисипи и ее притоках. Не лучшим

образом обстоит дело и с водоемами, расположенными в Европей­ ской части России. Так, конuеi,прация аммонийного и нитритного

азота увеличилась в 1,5 раза, количество взвешенных и органичес­

ких веществ достигает от 2 до 12 ПДК, содержание фенолов -	от
10 до 41 ПДК, тяжелых металловот 8 до 24 ПДК	.

Наибольший вклад в загрязнение водных объектов сточными во­

дами вносят такие отрасли промышленности. как черная и цветная

металлургия, химическая, нефтеперерабатывающая, целлюлозно­

бумажная и пищевая.

В зависимости от технологических особенностей производств

сточные воды можно разделить на:

• реакционные воды, загрязненные как исходными веществами,

так и продуктами реакции;

• воды, содержащиеся в сырье и исходных продуктах;

воды после промывки сырья, продуктов, тары, оборудования;

•водные экстрагенты и абсорбенты;

•бытовые воды из туалетов, после мытья помешений, душевых;

•воды, стекающие с территории промышленных предприятий,

загрязненные различными химическими веществами.

Промышленные сточные воды могут иметь кислую, нейтральную или щелочную среду, что приводит к изменению естественного рН

вводоемах, в которые сбрасываются эти воды.

Вшлаках промышленных производств присутствуют разнооб­

разные органические вещества и соединения тяжелых металлов, в

бытовых отходах содержание органических веществ составляет

32 .. .40%. Эти вещества, попадая. в nочву, создают в грунтах устои­

чивую восстановительную среду, в которой возникает особый тиn

иловых вод, содержащих сероводород, аммиак, ионы металлов.

В случае образования в водоемах поверхностных nленок, содер­

жащих нефтяные углеводороды, нарушается газообмен на границе

сред воздух-вода Кроме того, загрязняющие вещества могут акку­

мулироваться в клетках и тканях гидробиантов и оказывать токси­

ческое действие на них.

Поверхностные воды в промышленно развитых густонаселенныХJ

регионах подвергаются загрязнению коммунально-бытовыми и про-,

мышленными стоками, стоками сельхозпредnриятий и др. Напри-,

мер, в nределах столицы ежегодно в р. Москву станциями аэрации

сбрасывается до 4 · 106 м3 сточных вод; к ним нужно добавить

8 · JОЗ м3 сточных вод, поступающих от промышленных предпри-

Г л а в а 3. Антропогенное воздействие на гидросферу

65

ятий. Всего в бассейн р. Москвы поступает 9 ·103 т загрязняющих

веществ, основу которых составляют соединения азота, нефтепро­

дукты, металлы. Все это приводит к тому, что в черте города в водах р. Москвы в 2 раза возрастает количество взвешенных частиц, в 1,5

раза увеличивается минерализация, концентрация растворенного

кислорода уменьшается до 1,5...2,0 мг1л, в 5 раз увеличивается кон­

нентрация биогенных элементов, в 2 раза по сравнению с фоновым возрастает содержание металлов и нефтепродуктов. По количеству

сбрасываемых в водоемы		стоков	в РФ лидирует Москва		-
:.?:367 · 1Об мз, далее	следуют	Санкт-Петербург -		1519 ·106 мз,	Ан­
' арск- 529 ·106 мз,	Красноярск -		416 ·106 мз,	Новосибирск	-
.Нб-106 мз [12].

Еще одним источником загрязнения природных вод являются атмосферные воды, несущие в себе вымываемые из воздуха загряз­

няющие вещества промышленного происхождения. При стекании по rюверхности земли атмосферные и талые воды увлекают за собой

органические и минеральные вещества из почвы. В первую очередь

·,то касается территорий санитарно неблагаустроенных населенных

11унктов, сельскохозяйственных объектов и угодий, особенно в пе­

риод весеннего паводка, что приводит к сезонному ухудшению ка­

•!ества питьевой воды.

Городские сточные воды, включающие преимущественно быто-

11Ые стоки, которые содержат большое количество поверхностно-ак­

' ивных моющих средств, также являются источниками загрязнения

11риродных вод. Наличие в стоках поверхностно-активных моющих

,·редств губительно сказывается на флоре и фауне. Например,

10... 25 мг моющих химических средств на 1 л воды ядовиты для вод­

ной флоры. При концентрации моющих средств 1 мг1л гибнет 11ланктон, при 3 мг1л -дафнии, 15 мг1л -рыбы. Кроме того, в

r·ородских сточных водах может содержаться			в среднем (мг1л):
!1,9 -	калия, 0,5 -	меди; 0,5 - свинца; 0,8 -	железа; 23,2 - на-
1рия;	0,2 - цинка,	6,6 - фосфора, 4,53 -	жиров. Разложение

rюльшого количества органических веществ в стоках приводит к де­

фициту кислорода и накоплению сероводорода, в результате чего со

11ременем такие водоемы <<умираюТ».

Большое значение для организации водапотребления и водополь­

:щвания имеет состояние nодземных вод, которое может нарушаться nроведением мелиоративных и гидротехнических работ, строитель­

пвом городов и nоселков, сооружением и эксплуатацией шахт и

рудников. В результате уровень грунтовых вод может меняться

66 Час т ь 1 Место инженерной экологии в системе знаний о человеке и природе

на обширных территориях. Так, в районе Курской магнитной анома­

лии осуществление работ в местах добычи полезных ископаемых вы­

звало появление депрессионных воронок, а затем заметное измене­

ние водного режима и характера растительности на расстоянии

50...60 км от карьеров. Интенсивная откачка из глубин нефти, газа

или воды может повлечь за собой оседание почвы на больших тер­

риториях, изменение путей подземных потоков и их скоростей, что может привести к разрушению первичных структур. Кроме того, от­

качка подземных вод из шахт, рудников и карьеров и сброс их на

поверхность ведут к загрязнению рек и водоемов.

Многие страны, имеющие выход к морю, производят морское за­

хоронение вредных веществ. Объем таких захоронений составляет

около l О% всей массы загрязняющих веществ, поступающих в Ми­

ровой океан. Основанием для использования морей и океанов в ка­

честве полигонов для захоронения различных отходов послужила

способность морской воды к переработке большого количества ор­

ганических и неорганических веществ. Однако эта способность не

беспредельна. Поэтому такой подход можно рассматривать как вы­

нужденную меру, подтверждающую несовершенство технологий по

переработке и уничтожению отходов производства и потребления.

В дополнение к сказанному отметим, что в результате аварий судов, nромывки резервуаров танкеров, утечек нефти при добыче ее в

шельфоной зоне ежегодно в воды Мирового океана попадает до

(10... 15)-106 т нефти. Каждая 1 т нефти nокрывает тонкой пленкой

примерно 12 км2 поверхности и загрязняет до l млн т морской воды.

Особо следует остановиться на захоронении в морях и океанах радиоактивных отходов. Захоронение радиоактивных отходов

(РАО) в море рассматривается как изоляция этих опасных веществ

от среды обитания человека на период, достаточный для физичес­ кого распада радионуклидов. Захоронение жидких радиоактивных

отходов (ЖРО) и твердых радиоактивных отходов (ТРО) осущест­

влялось многими странами, имеющими атомный флот и атомную

промышленность IЗI. Первые захоронения РАО в морях были про­

изведены в 1946 г. США в северо-восточной части Тихого океана на

расстоянии 80 км от побережья Калифорнии. С 1947 г. сбросы стали производиться Великобританией и др. До 1983 г. nрактиковался сброс ТРО в открытое море.

В России возникаfОТ свои nроблемы, связанные с захоронением

РАО в морях, омывающих ее территорию. В СССР захоронение РАО началось в 1957 г. Только по ТРО в северные и дальневос-