8.1. Загрязнение вод

Независимо от того, имеют ли загрязнения физический или хи­мический характер, общим для них являются способы проникно­вения в рассматриваемую систему. К ним относятся:

· прямой сброс сточных вод в систему;

· утечка и (или) просачивание с последую­щим переносом;

· перенос речным потоком;

· взаимодействие и перенос на поверхности разделов «воздух – вода» и «вода – осадок».

Однако при любых условиях проникающие в систему загрязне­ния будут находиться либо в растворенной форме, либо в виде взвеси. В некоторых случаях они переводятся в эти формы в ре­зультате взаимодействия с гидросферой. Дальнейшая судьба за­грязнения в значительной мере зависит от его реакционной спо­собности и доступности реакционных центров физического, хими­ческого или биологического происхождения. На (рис. 8.1) показано распреде­ление и дальнейшая судьба загрязнений применительно к морской среде. Эта же схема может быть экстраполирована на пресновод­ные системы и устья рек.

Только очень немногие вещества, введенные в водную систему, оказались не включенными в биологический или пищевой циклы. Главным ре­зультатом этого считается концентрирование загрязнений в теле хищников, причем содержание загрязнений может быть таким вы­соким, что экологическая опасность этого загрязнения становится очевидной. Примером служит накопление в живых тканях ртути, ДДТ и полихлорированных дифенилов.

Разумеется, не все вещества, введенные в гидросферу, несут угрозу водной системе. Вода является универсальным раствори­телем, и водная система сама по себе содержит широкий набор веществ, как в растворенном виде, так и в виде суспензии. В табл. 9.1 приведены данные о сольватирующей способности воды, которые указывают на сложность неорганических соеди­нений, присутствующих в этой динамической системе.

Данные таблицы характеризуют среднестатистический состав морской воды, поэтому следует помнить, что каждый реальный объем воды содержит свой набор веществ со своим специфическим набором концентраций. Только в том случае, когда со

держание от­дельного компонента становится настолько велико, что начинает воздействовать на всю систему, он может быть на­зван загрязнением.

Природа имеет громадные резервы и способ­ность регулировать или поглощать дополнительные дозы веществ. Однако когда количество накопленного вещества превышает его расход, данный компонент становится загрязнением, и уровень его содержания называется «пороговым уровнем». Ниже этого уровня система приспосабливается к введенному веществу за счет есте­ственных процессов. Выше этого уровня естественные процессы оказываются не в состоянии регулировать систему, и экологическая структура в той или иной мере нарушается в зависимости от от­носительной концентрации вещества.

Таблица 8.1

Характеристика элементов, содержащихся в морской воде

Элемент

Содержание, мг/л

Основные соединения

Время нахождения, годы

С

28

, органические соединения

-

N

0,5

(газ), органические соединения

-

О

857000

 и другие анионы

-

F

1,3

F

-

Ne

0,0001

Ne (газ)

-

Na

10500

2,6 · 108

Mg

1350

; MgSO4

4,5 · 107

Al

0,01

-

1,0 · 102

Si

3

Si(OH)4; Si(OH)3О-

8,0 · 103

Р

0,07

-

S

885

-

Продолжение табл. 8.1

Элемент

Содержание, мг/л

Основные соединения

Время нахождения, годы

Cl

19000

Cl -

-

K

380

К +

1,1 · 10 7

Са

400

; СаSO4

8,0 · 10 6

V

0,002

1,0 · 10 4

Cr

0,0005

-

3,5 · 10 2

Mn

0,002

; MnSO4

1,4 · 10 3

Fe

0,01

Fe(OH)3

1,4 · 10 2

Co

0,0005

; СоSO4

1,8 · 10 4

Ni

0,002

; NiSO4

1,8 · 10 4

Cu

0,003

; CuSO4

5,0 · 10 4

Zn

0,01

; ZnSO4

1,8 · 10 5

As

0,003

; H3AsO4; H3AsO3

-

Br

65

Br -

-

Rb

0,12

Rb +

2,7 · 10 5

Sr

8

; SrSO4

1,9 · 10 7

Ag

0,00004

2,1 · 10 6

Cd

0,00011

5,0 · 10 5

Sn

0,0008

-

1,0 · 10 5

Ba

0,03

; BaSO4

8,4 · 10 4

Au

0,000004

5,6 · 10 5

Hg

0,00003

4,2 · 10 4

Pb

0,00003

2,0 · 10 3

В настоящее время водные системы подвергаются воздействию загрязнений из разнообразных источников.


Однако последствия загрязнений могут быть сгруппированы по воздействию на основ­ные параметры водной системы.

Кислород. Кислород нужен для окисления и разложения многих соедине­ний и организмов. Если из воды удаляются значительные количе­ства растворенного кислорода, то параметры среды изменяются, и те организмы, которые дышат кислородом, оказываются в условиях, когда дыхание затруднено. Согласно международному со­глашению, для поддержания жизнеспособности водной фауны вода в своей массе должна содержать примерно 5 млн-1 растворенного кислорода. Ниже этого уровня количество биологических видов ограничено, и их пониженная активность становится очевидной.

Питательные вещества. Некоторые элементы и неорганические соединения являются основной пищей автотрофных организмов, входящих в биологический пищевой цикл. Если снабжение этими питательными веществами изменяется, то возникают серьезные трудности в развитии этих организмов.

Биологически активные вещества. Некоторые химические сое­динения, попадая в биологический круговорот, могут вызвать как хронические (долговременные), так и острые (кратковременные) изменения. Эти вещества отличаются большим разнообразием свойств: от соединений, влияющих на физиологические процессы, до широкого спектра ядов селективного действия. Обычно очень трудно определить и контролировать содержание веществ первой группы, главным образом вследствие отсутствия данных об этих соединениях: соединения второй группы обнаруживаются легко.

Взвешенные твердые частицы. Взвешенные твердые частицы склонны к образованию неста­бильных или устойчивых суспензий и включают как неорганиче­ские, так и органические компоненты. При повышении их содер­жания ухудшается пропускание света, снижается активность фо­тосинтеза, ухудшается внешний вид воды и может нарушиться жаберное дыхание. По мере того, как твердые частицы оседают на дно, уменьшается активность придонных флоры и фауны.

Тепловое воздействие. При сливе вод, имеющих температуру иную, чем у воды в приемном бассейне, происходят физиологиче­ские изменения, зависящие от различия этих температур.

Радиоактивность. Радиоактивность присуща специфическим материалам, в осо­бенности связанным с работой атомных реакторов. Характер и острота изменений в биохимической и биологической системах, наблюдаемых при контакте с отходами атомной промышленности, являются мало изученными факторами, и информация, достаточная для однозначных выводов, в настоящее время отсутствует.

Для описания нормальных характеристик окружающей среды и степени их изменений, вызванных влиянием загрязнения, пред­ложено множество параметров.

Для установления влияния тех или иных сбросов наиболее ча­сто используются следующие физические параметры:

· цвет;

· запах;

· содержание и природа твердых частиц;

· скорость осаждения;

· тем­пература;

· плотность;

· характеристики потоков (расположение, на­правление и скорость);

· смешиваемость (по горизонтали и по вер­тикали);

· скорость диффузии.

Кроме того, могут использоваться и такие параметры, как концентрация водородных ионов (рН), со­держание соли (соленость), количество растворенного кислорода, биологическая потребность в кислороде-БПК, химическая потреб­ность в кислороде-ХПК, содержание нитратов, фосфатов, метал­лов (меди, свинца, железа, цинка, никеля, кадмия, ртути), нефте­продуктов, органических соединений (пестицидов, удобрений, моющих средств) и полное содержание углерода.