Вода, её загрязнения и последствия

Вода — это составная часть биосферы, от которой зависит состояние животного и растительного мира. На поверхности планеты, равной 510 млн. км , вода занимает 70,8%. Объем воды Мирового океана равен примерно 1400 млн.

км3. Более 98% всех водных ресурсов планеты представлены водами с повышенной минерализацией, которые малопригодны для хозяйственной деятельности.
На долю пресных вод планеты приходится около 28 млн. км3, из которых 4,2 млн. км3 доступны для хозяйственного использования, что составляет 0,3% объема всей гидросферы. Распространены ресурсы пресной воды неравномерно: большая их часть находится в малоосвоенных районах, что создает дефицит пресных вод в развитых регионах.
Подземные воды составляют 14% запасов пресных вод. В связи с усиливающимся загрязнением поверхностных вод их роль как источника водоснабжения будет возрастать.
Мировой океан является практически неисчерпаемым водным резервуаром. В перспективе он может стать одним из основных источников пресной воды, но для этого необходимы производительные и надежные опреснительные установки.
Качество воды в природе определяется совокупностью физико-географических факторов (климат, рельеф местности, почвенный покров, характер прибрежной растительности, площадь стока, особенность его строения, лесистость), а также зависит от биологических процессов, протекающих в водоеме, и деятельности человека (регулирование речного стока, сброс сточных вод, судоходство). Под качеством воды понимают совокупность ее свойств, обусловленных характером содержащихся в воде примесей (минеральных и органических веществ) в ионном, молекулярном, комплексном, коллоидном и взвешенном состоянии, а также изотопным составом радионуклидов в воде.
Состав природных вод оценивается по физическим, химическим и санитарногигиеническим показателям.
Физические показатели — температура, держание взвешенных веществ, цветность, запах и привкус.
Температура подземных вод относительно стабильна в течение года: 8—12°С, а поверхностных вод колеблется по сезонам года в интервале 0,1—30°С. Прозрачность и мутность характеризуют наличие в воде взвешенных веществ (частиц песка, глины, ила, планктона, водорослей). Цветность воды обусловлена присутствием органических веществ (гумусовых, дубильных, белковых, углеводоподобных, жиров, органических кислот, входящих в состав зоо- и фитопланктона вод и являющихся продуктами их метаболизма или распада).
Привкусы и запахи природных вод могут быть естественного и искусственного происхождения. Различают четыре основных вкуса воды: соленый, горький, сладкий и кислый. Их оттенки, складывающиеся из основных вкусовых ощущений, называют привкусами.
К запахам естественного происхождения относятся землистый, рыбный, болотный, гнилостный, сероводородный, ароматический, глинистый, тинистый; искусственного хлорный, камфорный, аптечный, фенольный, хлор-фенольный, аммиачный, запахи нефтепродуктов.
Химический состав вод характеризуется ионным составом, жесткостью, щелочностью, окисляемостью, активной реакцией водородных ионов (рН), сухим остатком, общим солесодержанием, содержанием растворенного кислорода, сероводорода, активного хлора, свободной углекислотой. Солесодержание (минерализацию) воды оценивают по сухому остатку в мл/л.
Ионный состав воды определяют наиболее распространенные анионы и катионы: натрий, калий; хлориды, сульфаты; карбонаты, биокарбонаты (их сумма совместно с гид-роксилионами и органическими кислотами характеризует щелочность вод); кальций, магний (обусловливают жесткость воды); железо и марганец (в зависимости от рН и редокспотенциала могут находиться в окисленной и восстановленной формах в виде комплексов, коллоидов, дисперсных частиц); силикаты присутствуют в органических и неорганических формах; соединения фосфора в виде дисперсных частиц органического и минерального происхождения, в виде ионов ортофосфорной кислоты; фтор, необходимый в биологическом питании как микроэлемент для предотвращения кариеса или флюороза в концентрации 0,7—1,5 мг/л, содержится в виде аниона; азотсодержащие вещества (ионы аммония, нитриты, нитраты) как продукты естественных окислительно-восстановительных реакций, а также внесенные с бытовыми, промышленными и дренажными от сельхозугодий, сточными водами, кислотными дождями.
Токсические вещества (мышьяк, стронций, бериллий, свинец, ртуть и другие тяжелые металлы), а также радионуклиды в основном являются антропогенными продуктами.
Растворенные в воде газы — кислород, углекислота, сероводород, метан, аммиак обусловливают запахи и коррозионную активность воды по отношению к трубопроводам и оборудованию.
Важное значение воды не исчерпывается ее физиологической ролью. Большое количество воды необходимо для предприятий различных отраслей промышленности, хозяйственно-бытовых нужд, создания должного санитарно-технического режима, лечебнопрофилактических учреждений, предприятий общественного питания, для проведения оздоровительных и физкультурных мероприятий. В городах много воды расходуется на мойку улиц и полив зеленых насаждений.
Интенсивное развитие промышленности, транспорта, перенаселение ряда регионов планеты привели к значительному загрязнению гидросферы. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), около 80% всех инфекционных болезней в мире связано с неудовлетворительным качеством питьевой воды и нарушениями санитарно-гигиенических норм водоснабжения. Загрязнение поверхности водоемов пленками масла, жиров, смазочных материалов препятствует газообмену воды и атмосферы, что снижает насыщенность воды кислородом и отрицательно влияет на состояние фитопланктона и приводит к массовой гибели рыбы и птиц.
По данным ООН, в мире выпускается до 1 млн. наименований продукции, из которых 100 тыс. являются химическими соединениями, в том числе 15 тыс. — потенциальными токсикантами. По экспертным оценкам, до 80% всех химических соединений, поступающих во внешнюю среду, рано или поздно попадают в водоисточники.
Подсчитано, что ежегодно в мире сбрасывается более 420 км3 сточных вод, которые в состоянии сделать непригодной к употреблению около 7 тыс. км3 чистой воды, что в 1,5 раза больше всего речного стока стран СНГ.
К сожалению, наука еще не в состоянии дать полную картину нанесенного воде ущерба. Например, по данным совета Национальной академии наук США, токсикологи обладают относительно полной информацией о влиянии на здоровье человека лишь 10% используемых пестицидов и 18% используемых лекарств. По меньшей мере 1/3 пестицидов и лекарств не проходила испытаний на токсичность.
В отношении используемых химикатов проблема еще серьезнее: 80% из них не проходили испытаний. Эта ситуация в сочетании с участившимися утечками, выбросами и авариями техногенного характера потенциально чревата серьезным загрязнением гидросферы планеты и возможностью пагубного воздействия на здоровье населения.
Наиболее интенсивному антропогенному воздействию подвергаются пресные поверхностные воды суши (реки, озера, болота, почвенные и грунтовые воды). Хотя их доля в общей массе гидросферы невелика (менее 0,4%), высокая активность водообмена многократно увеличивает их запасы. Под активностью водообмена понимается скорость возобновления отдельных водных ресурсов гидросферы, которая выражается числом лет или суток, необходимых для полного возобновления водных ресурсов.
Особенно интенсивно используются речные воды. Несмотря на то, что в руслах рек содержится всего 1200 км3 воды, высокая активность водообмена речных вод (1 раз в 11—14 дней) умножает их ресурсы. К этому следует добавить ежегодно возобновляемый полезный объем водохранилищ мира, оцениваемый в 3200 км3.
В настоящее время самый крупный потребитель воды рек и водохранилищ — ирригация. Использование воды на сельскохозяйственные нужды имеет наибольший удельный вес, достигая 60—70% всех ресурсов. На втором месте стоят промышленность и энергетика, на третьем — коммунальное хозяйство городов.
Особое место в использовании водных ресурсов занимает потребление воды населением. На хозяйственно-питьевые цели в нашей стране приходится 10% общего водо- потребления.
В Основах действующего в РФ водного законодательства подчеркивается, что реки используются прежде всего для удовлетворения питьевых и бытовых нужд населения. Это предопределяется огромным физиологическим и гигиеническим значением воды, ее исключительной ролью в нормальном течении сложнейших физиологических цессов в человеческом организме, в создании людям наиболее благоприятных условий жизни.
Количество воды, необходимое для одного жителя в сутки, зависит от климата местности, культурного уровня населения, степени благоустройства города и жилого фонда.
На его основе разработаны нормы потребления, которые включают расход воды в квартирах, предприятиями культурно-бытового, коммунального обслуживания и общественного питания.
Вода, идущая на поливку зеленых насаждений и мойку улиц, учитывается отдельно. Суммарная мощность городского водопровода должна обеспечить непосредственные нужды населения, расход воды в общественных зданиях (детские учреждения, предприятия общественного питания и др.), поливку зеленых насаждений и хозяйственно-питьевые нужды промышленных предприятий.
Использование воды коммунального водопровода, подготовленной для питьевых целей, на технологические нужды промышленных предприятий, кроме предприятий пищевой промышленности, следует признать нерациональным. Вместе с тем, в практике нередки случаи, когда промышленные предприятия расходуют от 25 до 67% питьевой воды, а в среднем по стране — до 40% воды городских водопроводов.
Ситуация с питьевой водой в России характеризуется как критическая — это прямая угроза здоровью ее населения. В связи с этим Государственная Дума разработала проект федерального закона "О питьевой воде", в котором впервые в нашей стране предпринята попытка правового регулирования в сфере питьевого водоснабжения. Закон предусматривает государственные гарантии обеспечения граждан и юридических лиц питьевой водой и условия реализации этих гарантий.
Решение проблемы удовлетворения потребностей человека в воде для различных целей тесно связано и с обеспечением ее необходимого качества. Конечно, вопрос о качестве воды рассматривается по-разному в зависимости от ее назначения. Одни требования выдвигает промышленность и ее отрасли, другие — сельское хозяйство, животноводство, рыбное хозяйство и самые высокие — при использовании воды человеком.
Отдельные производства, такие как пищевое, нуждаются в воде высокого качества. При орошении полей важно, чтобы в воде не было ядовитых химических веществ в концентрациях, которые могут нанести вред растениям.
Однако наибольшее значение вопросы качества приобретают для так называемой хозяйственно-питьевой воды, идущей человеку на питьевые, хозяйственно-бытовые и культурные нужды. Это обусловлено тем, что вода может быть причиной развития разных изменений в организме и способствовать возникновению инфекционных и неинфекционных заболеваний человека. Примеси, от которых зависит безопасность ресурсов питьевой воды, подразделяются на три категории: неорганические химические вещества, к числу которых относятся ртуть, кадмий, нитраты, свинец и их соединения, а также соединения хрома, меди; органические химические соединения — нефть и нефтепродукты, пестициды, полихлорбифенилы; болезнетворные микроорганизмы, паразиты.
Огромное количество загрязняющих веществ вносится в поверхностные воды со сточными водами предприятий черной и цветной металлургии, химической, нефтехимической, нефтяной, газовой, угольной, лесной, целлюлозно-бумажной промышленности, предприятий сельского и коммунального хозяйства, а также поверхностным стоком с прилегающих территорий. Значительное количество биогенных и органических веществ попадает в воду с сельскохозяйственных угодий, пастбищ и животноводческих ферм.
Во многих водных объектах РФ концентрации загрязняющих веществ превышают ПДК, установленные санитарными и рыбоохранными правилами.
Возможность переноса с водой носителей острых кишечных инфекций очень велика, что грозит нарушению здоровья и вызывает, как правило, массовый характер заболевания. Доказана возможность передачи через воду холеры, брюшного тифа и сальмонеллезов, дизентерии, туляремии, бруцеллеза, вирусного гепатита (болезнь Боткина) и ро- тавирусного энтерита. В источниках водоснабжения могут находиться вирусы полиомиелита, различные адено-и энтеровирусы.
Патогенные микробы попадают в водоисточники с выделениями людей и животных. Наиболее подвержены бактериальному загрязнению поверхностные водоемы, особенно в густонаселенных и урбанизированных районах. Крайне опасны в этом отношении необеззараженные стоки инфекционных и ветеринарных больниц, городские бытовые стоки и отходы предприятий по переработке животного сырья.
Патогенные микробы проникают в открытые водоемы при сбросе нечистот с речных судов, при загрязнении берегов и смывании загрязнений с поверхности почвы атмосферными осадками, при водопое скота, стирке белья и купании.
Вода может стать также источником заражения человека животными паразитами гельминтами или глистами.
С загрязненной фекалиями водой к человеку могут попасть их яйца, которые в кишечнике превращаются во взрослых паразитов — аскариды, власоглав, острицы и др.

Заражение человека животными-паразитами происходит и более сложным путем, через так называемого промежуточного хозяина (рачка-циклопа, рыбу при дифиллоботриозе и опи- сторхозе).
Влияние водохранилищ и гидроэлектростанций на природную среду.
Обострение экологической ситуации, как в мире, так и в нашей стране, к началу 90-х годов послужило поводом для возобновления дискуссий по проблемам экологии в гидроэнергетике, отличающейся большой агрессивностью. В нашей стране принципы приоритета охраны окружающей среды были признаны на Всесоюзном научнотехническом совещании «Будущее гидроэнергетики. Основные направления создания гидроэлектростанций нового поколения» (1991 г.).
Наиболее резко прозвучали вопросы создания высоконапорных ГЭС с крупными водохранилищами, затопления земель, качества воды. Сохранения флоры и фауны.
Из-за большой площади зеркал водохранилищ наиболее крупных ГЭС России (Саяно-Шушенская, Красноярская, Усть-Илимская) ущерб наносимый природе значителен. Наиболее значимым фактором воздействия крупных гидроэлектростанций на экосистему водосброса является создание водохранилищ и затопление земель. Это вызывает изменение видового состава, численности биомассы растений, животных, формирование новых биоценозов.
Эффективным способом уменьшения затопления территорий является увеличение количества ГЭС в каскаде с уменьшением на каждой ступени напора и, следовательно, зеркала водохранилищ. Несмотря на снижение энергетических показателей и уменьшение регулирующих возможностей возрастания стоимости, низко напорные гидроузлы, обеспечивающие минимальные затопления земель, лежат в основе всех современных разработок.
Еще одна экологическая проблема гидроэнергетики связана с оценкой качества водной среды. Имеющее место загрязнение воды вызвано не технологическими процессами производства электроэнергии на ГЭС (объемы загрязнений, поступающие со сточными водами ГЭС, составляют ничтожно малую долю в общей массе загрязнений хозяйственного комплекса), а низкое качество санитарно-технических работ при создании водохранилищ и сброс неочищенных стоков в водные объекты.
В водохранилищах задерживается большая часть питательных веществ, приносимых реками. В теплую погоду водоросли способны массами размножаться в поверхностных слоях обогащенного питательными веществами, или эвтрофного, водохранилища. В ходе фотосинтеза водоросли потребляют питательные вещества из водохранилища и производят большое количество кислорода. Отмершие водоросли придают воде неприятный запах и вкус, покрывают толстым слоем дно и препятствуют отдыху людей на берегах водохранилищ. Массовое размножение, " цветение" водорослей в неглубоких заболоченных водохранилищах стран СНГ делает их воду непригодной ни для промышленного использования, ни для хозяйственных нужд.
В первые годы после заполнения водохранилища в нем появляется много разложившейся растительности, а "новый" грунт может резко снизить уровень кислорода в воде. Гниение органических веществ может привести к выделению огромного количества парниковых газов - метана и двуокиси углерода.
Водохранилища часто "созревают" десятилетиями или дольше, а в тропиках этот процесс длится столетиями - пока разложится большая часть всей органики.
Очистка затопляемой зоны от растительности смягчила бы проблему, но поскольку она трудна и дорога, очистку проводят лишь частично.
Самый известный пример масштабного затопления леса - плотина Брокопондо в Суринаме (Ю. Америка), затопившая 1500 кв. км тропического леса - 1% территории страны. Разложение органического вещества в этом мелководном бассейне лишило его воду кислорода и вызвало мощное выделение сероводорода, зловонного газа, способствующего коррозии. Работники дамбы еще 2 года спустя после заполнения водохранилища в 1964 году носили маски. А стоимость ущерба, нанесенного турбин закисленной водой, составила более 7 процентов общей стоимости проекта.
В то же время опят эксплуатации водохранилищ показал, что вследствие увеличения времени пребывания воды в водоеме общий эффект самоочищения в них в большинстве случаев выше, чем в реках. Водохранилища существенно сглаживают амплитуду колебания показателей качества воды. Резко снижают их пиковые значения.
Если вопрос о положительном или отрицательном влиянии водохранилищ на качество воды до сих пор остается спорным, то негативное влияние неочищенных стоков, бесспорно. Большие объемы воды и высокий эффект самоочищения в водохранилищах побуждают к строительству предприятий без должной очистки стоков, что превращает водохранилища в огромные отстойники сточных вод.
Кроме загрязнения объективным показателем качества является состояние обитающих в воде живых организмов. Наиболее тесно связаны с водными массами планктонные организмы. При транзите через зарегулированный поток с каскадами водохранилищ планктонные сообщества (ценозы) претерпевают сложные изменения, обусловленные поочередным попаданием планктонных организмов то в озерные условия (верхний бьеф), то в речные (нижний бьеф). В условиях верхнего бьефа формируется планктобиоценоз озерного типа, а в условиях нижнего - речного. Эти плактоценозы отличаются объемами продуцируемого органического вещества, плотностью и биомассой организмов, видовым составом и другими показателями. Как правило, организмы сообществ озерного типа не приспособлены к жизни в реке. В речных условиях течение даже средней силы оказывает губительное влияние на озерные виды организмов. На структуру и динамику планктона влияют и сами гидротехнические сооружения, т. к. при преодолении гидроагрегатов планктон подвергается разрушению.
И все же, рассматривая воздействие ГЭС на окружающую среду, следует отметить жизнесберегающую функцию ГЭС. Так выработка каждого млрд.кВт*ч электроэнергии на ГЭС вместо ТЭС приводит к уменьшению смертности населения на 100-226 чел/год.
Инфекционная заболеваемость населения, связанная с водоснабжением, достигает 500 млн случаев в год. Поэтому качество воды является одной из важнейших проблем.
Серьезная опасность для здоровья населения связана также с химическим составом воды. В природе вода никогда не встречается в виде химически чистого соединения. Обладая свойствами универсального растворителя, она постоянно несет большое количество различных элементов и соединений, соотношение которых определяется условиями формирования воды, составом водоносных пород.
Большое влияние на состав природных вод как поверхностных, так и подземных оказывает их техногенное загрязнение. Поэтому роль воды в развитии заболеваний неинфекционной природы определяется содержанием в ней химических примесей, наличие и количество которых обусловлено техногенными и антропогенными факторами.
Экспериментальные и клинико-медицинские исследования установили неблагоприятное влияние на организм жесткости воды, вызванное суммарным содержанием солей кальция и магния. Высокая жесткость может играть этиологическую роль в развитии мочекаменной болезни человека. Урологи выделяют так называемые "каменные" зоны — территории, на которых уролитиаз может считаться эндемическим заболеванием.
В последние годы высказано предположение, что воды с низким содержанием солей жесткости способствуют развитию сердечно-сосудистых заболеваний.
В настоящее время широко известно возникновение патологических изменений в организме, связанных с повышенным количеством в воде нитратов. Последние (при их восстановлении в нитриты) способствуют образованию в крови метгемоглобина, препятствующего нормальному окислительному процессу в организме. Результатом является метгвмоглобинемия (токсический цианоз), весьма тяжелое заболевание. Особенно страдают от метгемоглобинемии грудные дети, питающиеся пищевой молочной смесью, приготовленной на воде с повышенным содержанием нитратов. В последние годы внимание ученых привлекают нитрозамины — вещества, образующиеся при взаимодействии нитратов с алифатическими и ароматическими аминами. Эти соединения широко используют в промышленности; доказана возможность их синтеза в природных водоемах, а также в организме человека. Нитрозамины являются весьма активными канцерогенами. Многообразие путей проникновения их в питьевую воду, хорошая растворимость, а также высокая стабильность делают воду одним из основных источников поступления нитрозаминов в организм человека.
Значение микроэлементов для жизни человека и животных определяется их биологической ролью, так как они участвуют в минеральном обмене и влияют на общий обмен веществ в природе как катализаторы биохимических процессов. В воде обнаружено до 65 микроэлементов.
Наиболее изучено влияние на организм человека фтора. Недостаток фтора в рационе способствует развитию кариеса зубов, при котором нарушается связь между органическими и неорганическими элементами эмали и дентина зубов.
При повышенном поступлении в организм фтора развивается флюороз, характеризующийся появлением пятен и эрозии эмали на зубах, повышением их стираемости и хрупкости. Большие количества фтора могут нарушать обмен веществ в организме, вызывать изменения в костях (типа остеосклероза) и тугоподвижность суставов.
Из других микроэлементов, которые способны вызывать патологические изменения в организме человека, можно назвать свинец, мышьяк и стронций.
За последние десятилетия во всем мире отмечается интенсивный рост техногенного химического загрязнения водоемов, используемых населением. Развитие химической промышленности, химизация сельского хозяйства, широкое использование новых препаратов в быту и на производстве резко обострили вопрос о предупреждении попадания повышенных концентраций этих веществ в организм человека с водой.
Основные источники химического загрязнения водоемов — промышленные предприятия, и в первую очередь химические производства, предприятия нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, производства новых синтетических материалов, ядохимикатов, моющих средств, заводы по термической обработке твердого и жидкого топлива. Их сбросы неочищенных или плохо очищенных стоков могут представлять значительную угрозу здоровью населения.
Уровень загрязнения воды определяется присутствием органических отходов (пестициды, нитраты, фосфаты, полихлорбифенилы). Источниками таких отходов могут быть фабрики, заводы, города, сельское хозяйство.
Органические отходы окисляются бактериями и другими микроорганизмами. Для окисления микроорганизмам необходим кислород, растворенный в воде, который не всегда в достаточном количестве содержится в загрязненных водоемах, что подавляет жизнедеятельность этих микроорганизмов и приводит к образованию фотосинтезирующих водорослей.
Известны случаи острых отравлений тяжелыми металлами, возникающие в результате промышленного загрязнения природных вод. Массовое отравление кадмием наблюдалось в Японии среди жителей побережья р. Инитай; заболело около 200 человек, причем в половине случаев со смертельным исходом. Причиной отравления послужили сточные воды кадмиевого рудника, использовавшиеся для орошения рисовых полей. Описаны случаи возникновения дерматитов при пользовании подземной водой, загрязненной солями хрома в Венгрии. Массовые отравления ртутью в Японии были вызваны сбросом промышленных сточных вод в Иокогамский залив и р. Агано, что привело к накоплению ртути в промысловой рыбе — основном продукте питания местного населения.
Около 1/3 всей массы загрязняющих веществ вносится в водоисточники поверхностными и ливневыми стоками, с территорий, не отвечающих санитарным требованиям, с сельскохозяйственных объектов и угодий, что влияет на ухудшение качества питьевой воды, особенно в период весенних паводков.
Загрязнению подвергаются не только поверхностные, но и подземные воды. К середине 90-х гг. уже выявлено более 1000 очагов загрязнения подземных вод, 75% из которых приходится на самую заселенную часть России. В целом состояние подземных вод оценивается как критическое и имеет опасную тенденцию дальнейшего ухудшения.
Подземные воды страдают от загрязнений нефтяными промыслами, предприятиями горнодобывающей промышленности, отходов полей фильтрации, шлаконакопителей и отвалов металлургических заводов, хранилищ химических отходов и удобрений, свалок, животноводческих комплексов, канализационных стоков населенных пунктов.
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 10—100 ПДК, для 12% — превышает 100 ПДК по тому или иному веществу.
Меньшие уровни загрязнения не приводят к развитию заболевания, но сказываются на состоянии здоровья населения, вызывая неспецифические признаки его нарушения и ослабляя защитные силы организма.
Основные источники загрязнения гидросферы: промышленные сточные воды; хозяйственно-бытовые сточные воды; дренажные воды с орошаемых земель; организованный и неорганизованный сток с территорий населенных пунктов и промышленных площадок; сельскохозяйственные поля и крупные животноводческие комплексы; водный транспорт.

<< | >>

↑

Источник: Гриценко В.С.. Безопасность жизнедеятельности: Учебное пособие. 2004

Еще по теме Вода, её загрязнения и последствия:

- Основы БЖД - Пожарная безопасность - Чрезвычайные ситуации - Школа выживания -