Тема 2. Основные источники загрязнения питьевой воды

(В. А. Ляпин, Ф. И. Разгонов)

В научной литературе загрязнение воды трактуется как изменение физического и химического состояния воды, а также ее биологических свойств, что делает невозможным ее употребление. Состояние воды меняется при любых видах использования, так при нагревании она изменяет свои физические свойства, а при доставке к потребителям - химические, даже в том случае, если предварительно проходит через очистные сооружения. Все загрязняющие воду вещества делятся на две основные группы - неизменные и изменяющиеся со временем.

К первой группе относятся неактивные органические вещества, например пестициды, и большинство неорганических солей, к которым относится сульфат натрия - вещество, применяемое в текстильной промышленности и в производстве различных красителей.

Во вторую группу входят органические соединения, например отходы целлюлозно-бумажных предприятий, а также отходы большей части промышленных предприятий.

Источники загрязнения воды специалисты разделили на три категории, каждая из которых, даже при наличии современных очистных сооружения, значительно загрязняет поверхностные воды, а также находящиеся в глубине Земли, которые используются в народном хозяйстве - колодцы, артезианские скважины и т. п. Остановимся подробней на каждой из категорий и укажем присущие им загрязнения.

Источниками загрязнения воды являются:

1. Населенные пункты. Каким бы современным ни был населенный пункт, значительная часть его бытовых отходов - это канализационные стоки. В крупных городах суточный расход воды на одного жителя составляет около 750 литров, в которые входят: вода для питья, приготовления пищи и используемая в целях личной гигиены, а также вода для обеспечения комфорта и других нужд (полив газонов, тушение пожаров, мытье улиц, отопление, обеспечение работы сантехнических и других устройств и т. п.). Большая часть этой воды после использования поступает на коммунальные очистные сооружения, где после очистки сбрасывается в естественные водоемы или же идет на повторное использование.

Современное и высокотехнологичное очистное оборудование не может исключить попадание в уже очищенные стоки болезнетворных паразитов, бактерий и вирусов. В результате, в городах возможно возникновение вспышки инфекций (полиомиелита, гепатита, дизентерии, сальмонеллеза, холеры и тифа и других). Вода может быть переносчиком яиц глистов (солитеры, аскариды и власоглавы). В коммунальных стоках присутствует также бытовая химия в виде токсичных детергентов (моющие вещества), сложных ароматических углеводородов, нитратов и нитритов.

Источниками поступления в подземные воды вредных примесей являются промышленные и бытовые стоки, просачивающиеся под землю из хранилищ либо отстойников. Путем для проникновения загрязнений могут быть старые, пришедшие в неисправность скважины, карстовые воронки.

Опасность загрязнения подземных водоемов состоит в том, что вода, отравленная посторонними веществами, не остается на одном месте, рядом с источником загрязнения. Эта вода распространяется по территории, которую трудно определить, и может просачиваться в подземные источники питьевой воды.

2. Промышленные предприятия. В странах с развитым промышленным производством основными потребителями и загрязнителями воды являются предприятия различных отраслей экономики. По самым скромным подсчетам, количество их сточных вод почти в три раза превышает коммунально-бытовые стоки. На производстве вода используется повсеместно и может выступать в роли сырья, охладителя, обогревателя или же выполнять функцию транспортных артерий, а также быть частью сортировочных и промывочных установок. Кроме этого, часть отходов большинства предприятий выводится с помощью воды. Для этих целей она используется практически везде -нефтеперерабатывающая промышленность, машиностроение, химические и пищевые предприятия и т. д. Вода необходима при добыче и переработке сырья, производстве полуфабрикатов и конечной продукции, а также для ее расфасовки и транспортировки.

Поскольку очищать и утилизировать промышленные стоки по-прежнему дорого, то различные предприятия предпочитают загрязненные стоки просто сбрасывать, нередко незаконно, в различные природные водоемы или в коммунальные канализационные коллекторы.

В грунтовых водах промышленные отходы присутствуют в несколько меньших количествах, чем в поверхностных водах, т. к. большинство этих отходов направляются прямо в реки. Промышленные пыль и газы оседают непосредственно или в соединении с атмосферными осадками и накапливаются на поверхности почвы, растениях, растворяются и проникают вглубь. Поэтому тяжелые металлы и радиоактивные соединения присутствуют в колодцах, расположенных вдали от промышленных предприятий, например металлургических центров. Кроме того, промышленные пыль и газы переносятся воздушными потоками на сотни километров от источника эмиссии.

К промышленным загрязнениям почвы относятся также органические соединения, образующиеся при переработке овощей и фруктов, мяса и молока, отходы пивных заводов, животноводческих комплексов.

В настоящее время большую часть промышленных стоков составляют отходы черной и цветной металлургии, предприятий органического синтеза, нефтеперерабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности (табл. 1).

Совершенно очевидно, что нужно проводить промышленную водоочистку. Промышленные стоки в зависимости от отрасли промышленности могут содержать практически все существующие химические вещества: тяжелые металлы, фенолы, формальдегид, органические растворители (ксилол, бензол, толуол), сложные ароматические углеводороды и так называемые особо токсичные стоки.

Последняя разновидность стоков вызывает мутагенные (генетические), тератогенные (повреждающие плод) и канцерогенные (раковые новообразования) изменения. Главные источники особо токсичных стоков: металлургическая промышленность, машиностроение, производство удобрений, целлюлозно-бумажная промышленность, цементно-асбестовое производство, лакокрасочная промышленность.

Загрязнение вод некоторыми отраслями промышленности

Накапливание в организме химических веществ приводит к поражению почек (ртуть, свинец, медь), печени (цинк, кобальт, никель), капилляров (мышьяк, висмут, железо, марганец), сердечноймышцы (медь, свинец, цинк, кадмий, ртуть, таллий), возникновению раковых заболеваний (кадмий, кобальт, никель, мышьяк, радиоактивные изотопы).

3. Сельское хозяйство. После промышленности, вторым потребителем воды является сельское хозяйство, где значительная доля водных ресурсов идет на орошение полей и нужды животноводческих и птицеферм. Сточные сельскохозяйственные воды содержат огромное количество химических веществ, порой опасных для людей и животных, а также частички почвы.

К загрязняющим «сельскохозяйственную» воду веществам относятся: калий и фосфор; неорганические и органические удобрения, в состав которых входит азот; пестициды и гербициды, применяемые для борьбы с сорняками; фунгициды, инсектициды и другая «химия», способная вызвать тяжелые отравления и даже смерть человека.

Кроме этого, часть сельскохозяйственных стоков составляет вода с мясо-молочных ферм и птицефабрик, в которой содержатся различные органические останки и фекалии.

Все перечисленные компоненты могут быть профильтрованы сквозь верхний слой грунта, но некоторые из них (вирусы, водорастворимые и текучие субстанции) способны проникать в грунтовые воды практически без потерь. То, что выгребные ямы и местная канализация располагаются на некотором удалении от колодцев, ничего не значит. Доказано, что грунтовые воды могут при соблюдении некоторых условий (например, легкий уклон) перемещаться в горизонтальной плоскости на несколько километров.

Ситуация осложняется тем, что пропустить воду, используемую для орошения сельскохозяйственных угодий, через очистные сооружения технически невозможно и вряд ли удастся в обозримом будущем, так как после полива полей она уходит в землю, проникая затем в грунтовые воды. С очисткой стоков в животноводстве и на птицефермах проще, ибо монтаж установок для очистки их сточных вод не представляет серьезной проблемы. Только не все владельцы подобных сельскохозяйственных предприятий желают тратиться на монтаж очистных систем, предпочитая сбрасывать воду в специально созданные для этих целей отстойники или же в ближайший естественный водоем - реку, озеро и т. д.

Отдельным фактором, влияющим на физические и химические свойства воды, является тепловое загрязнение, которому ученые во всем мире уделяют в последнее время пристальное внимание. Обеспокоенность вызвана тем, что значительная часть водных ресурсов идет на предприятия теплоэнергетики, где вода используется для охлаждения оборудования и производства пара. При этом ее температура в среднем поднимается на 7 °C. Понятно, что охлаждать ее до той температуры, которой она соответствовала перед забором, никто не желает, поэтому в реки и озера она возвращается подогретой до температуры, не свойственной данной экологической среде.

Одна из самых распространенных проблем, связанных с тепловым загрязнением воды, - это массовый мор рыбы, которая погибает из-за недостатка кислорода в воде, ведь в теплой среде он плохо растворяется. Еще один фактор, который существенно влияет на снижение кислорода в воде, - это некоторые химические вещества и аэробные бактерии, для жизнедеятельности которых он необходим, а также микроорганизмы, перерабатывающие азот, содержащийся в отходах, и выделяющие аммиак. К таким веществам относятся соли, встречающиеся в шахтных водах, сброс которых после откачки из недр идет непосредственно в водоемы без очистки.

Вопросы для самоконтроля

• 1. На какие основные группы делятся вещества, загрязняющие воду?
• 2. Источники загрязнения воды.
• 3. Отрасли промышленности, загрязняющие воду.
• 4. Виды и характеристика загрязняющих веществ.
• 5. Химические вещества, накапливающиеся в организме человека, и их влияние на организм.