Классификация загрязнений.
Все пилы загрязнений водных объектов можно разделить на органические, токсические, фишко-механические. радиоактивные, тепловые, естественные.
Органические загрязнения бывают растительного (остатки плодов, овощей, бумаги и пр.) и животного происхождения (физиологические выделения людей и животных, органические кислоты, остатки тканей животных организмов, различные бактерии, в том числе и болезнетворные, дрожжевые и плесневые грибки —так называемые бактериальные и биологические загрязнения) В бытовых сточных водах содержится около 60— 70% органических и 30 40% минеральных загрязнений.
Токсические загрязнения содержат в себе болезнетворные бактерии, вызывающие инфекционные заболевания.
По физическому состоянию загрязнения сточных вод делятся на нерастворенные, коллоидные и растворенные. Количество нерастворенных загрязнений в бытовых сточных водах составляет около 65 г/сут на одного человека, из них 40 г могут осаждаться при отстаивании.
Состав коллоидных и растворенных загрязнений бытовых сточных вод определяется содержанием в них белков, жиров и углеводом, а также гидрокарбонатов, сульфатов, хлоридов и железа.
Состав и концентрация загрязнений производственных сточных вод зависит от технологии производства и режима сброса сточных вод в канализационную сеть. Загрязнения производственных сточных под весьма разнообразны и содержат в своем составе многие вредные химические вещества: фенолы, хлор, разные кислоты, соли и пр. Особенно сильно загрязняются водоемы веществами, сбрасываемыми со сточными водами нефтяной, химической, целлюлозно-бумажной и металлургической промышленностью.
Новую разновидность ядовитых веществ в воде составляют радиоактивные загрязнения.
Тепловое загрязнение водоемов производят тепловые электростанции, сбрасывающие теплую воду.
Большую угрозу для водоемов создает применение пестицидов — химических препаратов, используемых для уничтожения насекомых, животных и т. д. Попадая в водоемы, пестициды, переходя от простейших организмов к более сложным, попадают в организм человека, действуя угнетающе на организм в целом и на отдельные его органы. Моллюски и мелкие рачки накапливают в своем организме такое количество пестицидов, которое убило бы их, если бы они поглотили его сразу. Рыбы поедают моллюсков и рачков, птицы — насекомых и рыб. и ими постепенно заражается весь животный мир.
При неправильном хлорировании в сточные воды может попадать свободный хлор очень ядовитое вещество.
Особенно большой ущерб водоемам наносят аварийные выпуски («залповые» сбросы) промышленных стоков, вызывая отравление больших объемов воды и массовую гибель рыбы.
Соленое загрязнение.
Обычным компонентом промышленных стоков являются различные неорганические соли. В промышленных стоках содержится много самых разнообразных солей. Кроме своего специфического воздействия на водную фауну и флору, соли нарушают осмотическое равновесие пресноводных организмов, т. с. одинаковую концентрацию солей в воде и организмах, имеющую место за счет процесса осмоса (диффузии). Восприимчивость к солям у представителей животного и растительного мира различна. Пресноводные рыбы часто оказываются менее чувствительны к солености, чем беспозвоночные и растении, которыми эти рыбы питаются.
Загрязнения поверхностно-активными веществами (ПАВ. МАИ это один из немногих загрязнителей. присутствие которых бросается в глаза: горы белой пены плывут вниз по течению реки или собираются на поверхности озер и водохранилищ. Поверхностно-активными называют вещества, которые при растворении в воде понижают ее поверхностное натяжение на границе с воздухом, а также на границе раздела с другими телами. ПАВ получили широкое распространение. особенно при изготовлении детергентов — синтетических моющих средств, гак как позволяют при изготовлении последних значительно сокращать расход натуральных жиров. Специфические свойства ПАВ вызывают серьезные затруднения при очистке загрязненных ими сточных вод химическими и биохимическими способами, что является причиной существенного увеличения загрязнения поверхностных водных источников. Даже незначительное содержание в воде водоемов ПАВ (десятые доли миллиграмма на литр) приводит к образованию на их поверхности пены, что вызывает нарушение кислородного режима и создает неблагоприятные условии для развития водной фауны и флоры. При концентрации ПАВ примерно в I мг/л наблюдается гибель планктона, при 3 мг/л гибель дафний и при 5 мг/л — замор рыбы. Пена разносится ветром по окружающей местности и является потенциальным источником распространения инфекций и за пределами водных источников.
В районах, не имеющих централизованных систем канализации, наблюдается особенно интенсивное загрязнение подземных вод синтетическими моющими средствами, содержащими и своем составе ПАВ.
Загрязнения нефтью и нефтепродуктами.
Даже тончайший слой нефти уменьшает скорость проникновения кислорода в воду, находящуюся под этим слоем; тонкая нефтяная пленка убивает некоторые морские организмы, проводящие часть своей жизни на поверхности воды. Небольшое загрязнение нефтью приводит к серьезным последствиям: 1 л нефти покрывает пленкой примерно 0,5 га поверхности воды. Основной причиной загрязнения водных источников нефтью являются нефтеперерабатывающие предприятия, аварии танкеров и пр. Загрязнения нефтью, нефтепродуктами и ПАВ могут влиять на жизнь животных и растений на протяжении многих лет.
Тепловое загрязнение
Тепловое загрязнение водоемов тоже представляет большую опасность для водной фауны и флоры. Температура большинства животных, обитающих в воде, равна или близка к температуре воды. Изменение температуры воды сказывается как на активности этих животных, так и на количестве потребляемой ими энергии. Потребность животных в кислороде при этом тоже меняется. При повышении температуры потребление кислорода увеличивается, а его растворимость в воде падает. Область температур, в которых могут существовать многие животные. часто очень узка. В какой-то момент температура может стать для них смертельной; этот момент зависит от скорости повышения температуры, от конкретного вида растений или животных, от физиологического состояния организма. Повышение температуры воды на 10° увеличивает вдвое скорость многих химических реакций; отсюда ясно, почему даже небольшое увеличение температуры воды может оказаться достаточным, чтобы разрушить структуру естественного водного сообщества (экосистемы). Тепловое загрязнение приносит и косвенный вред экосистемам. При повышении температуры усугубляется действие ядов и, таким образом, значительно усиливается уже имеющееся слабое загрязнение.
Бактерии, мелкие растения и животные, погибшие от теплового загрязнения, превращаются в мертвые органические остатки. что в свою очередь приводит к дальнейшему возрастанию ВПК (биохимической потребности кислорода).
Естественные загрязнения.
Известны случаи, когда рыбы и беспозвоночные подвергались действию вредных веществ, вымывающихся из опавшей в воду хвои американской ели и виргинского можжевельника. Опавшие листья деревьев тоже вызывают загрязнения водоемов, особенно в периоды, когда уровень воды в них низок. Исследованиями установлено, что листья, опавшие осенью в пруды и ручьи, оказывают вредное влияние на жизнь в них, заслоняя собой свет, влияя на кислородный обмен между водой и воздухом и, что особенно важно, поглощая при разложении (гниении) растворенный в воде кислород.
Существенное различие между загрязнениями естественного происхождения и вносимыми человеком заключается в том, что первые довольно быстро биологически разлагаются и всегда присутствуют в числе нормальных составляющих экологических систем (биогеоценозов). Несмотря на то что природные загрязнения водоемов происходят постепенно, они менее опасны, чем загрязнения, которые вносит человек.
Водоросли, с одной стороны, бич при использовании водных ресурсов, с другой стороны, они содержат большое количество питательных веществ, которые входят в рацион рыб.
Зарастание водоемов нерестово-выростных рыбных хозяйств жесткой растительностью снижает рыбопродуктивность, приводит к закислению и заболачиванию почвы, препятствует при выпуске воды из водоемов уходу из них производителей рыб.
БПК — количество кислорода, необходимое для окисления органических веществ аэробными микроорганизмами в процессе их жизнедеятельности, выражаемое в мг/л или г/м3. БПК обычно определяют за 5 и 20 суток (БПК) лабораторным путем.
Разновидностью естественных загрязнений водоемов является эвтрофикация — процесс обогащения питательными веществами водоемов, влекущий за собой бурное развитие биомассы (естественных сообществ), особенно отдельных видов водной флоры, которое приводит к деградации водоемов и постепенному их зарастанию и умиранию. Любую экосистему легко разрушить не только препятствуя ее развитию, но и поощряя последнее. Поступление в экосистему излишков питательных веществ может привести к нарушению ее равновесия. Если питательные вещества поступают в водоем быстро, как, например, удобрения, то отдельные виды, эволюционно наиболее приспособленные к избытку питательных веществ, начинают доминировать и целостность экосистемы нарушается.
Олиготрофия и эвтрофия - это две экологические крайние ситуации в водоемах. В олиготрофном водоеме вода прозрачна, дно чистое каменистое или покрыто гравием, оборот питательных веществ невелик. В эвтрофном водоеме вода мутная, дно илистое, вода и ил богаты питательными веществами и органическими остатками. Свойства олиготрофности и эвтрофности в реках и озерах проявляются по-разному. Избыток питательных веществ может серьезно сказаться на состоянии реки, но обычно его действие преходяще и причиненный такими загрязнениями вред реке сравнительно легко устраняется вместе с прекращением поступления избыточных питательных веществ.
В озерах и прудах в естественных условиях переход от олиготрофии к эвтрофии обычно необратим. Озера, пруды, водохранилища это ловушки для питательных веществ, которые могут попадать в них вместе со сточными водами. Испарение с водной поверхности и отток воды из водоемов препятствуют повышению уровня воды. В то же время растворенные питательные вещества η них. не испаряясь, включаются в состав растительных и животных организмов, частично осаждаются на дно, где и накапливаются даже в проточных озерах. Накопление питательных веществ особенно интенсивно происходит в мелководных зонах водохранилищ, в которых обычно отсутствует или ничтожна проточность. Возникающее при этом богатое естественное сообщество (планктон, ракообразные, рыбы и другие организмы), являющееся характерной приметой эвтрофикации, оказывается и признаком постепенной деградации (обмеления и исчезновения) озера, пруда, мелководной зоны водохранилища. Однако длительность процесса деградации и умирания водоема в зависимости от его величины может исчисляться десятками, сотнями и даже тысячами лет.
Загрязнение озер к водохранилищ питательными веществами ускоряет их эвтрофикацию и старение, а это ведет ко многим отрицательным последствиям. С течением времени, по мере деградации озер, их рыбопродуктивность резко падает.
Сточные волы могут поставлять в водоемы не только органический углерод, но и другие вещества, стимулирующие рост растений,— фосфаты, нитраты, микроэлементы и даже витамины. Промышленные стоки могут характеризоваться очень низким БМК и при этом содержать большие количества неорганических фосфатов и нитратов. Детергенты, удобрения и многие промышленные стоки являются основными поставщиками этих веществ. Примерно 80% азота и 75% фосфора, содержащегося в настоящее время в реках и озерах США. обязаны своим происхождением сточным водам.
В результате эвтрофикации происходит гибель многих водоемов. в мелководных зонах водохранилищ появляются в огромных количествах синезеленые водоросли, продуцирующие ядовитые вещества, приводящие эти зоны в антисанитарное состояние. Они существенно затрудняют рыбоводство в водохранилищах. Эвтрофикация водохранилищ стала глобальным явлением, и проблема борьбы с ней не менее актуальна, чем проблемы борьбы с загрязнением водных объектов промышленными и бытовыми стоками.
