Забруднення води 1

ЗАБРУДНЕННЯ ВОДИ

Ivanildo Hespanhol, Richard Helmer

Середньовічні звіти і скарги про неправильне видаленні продуктів життєдіяльності, бруду і смороді в річках, що протікають в перенаселених містах, і інших подібних проблемах були раннім проявом міського забруднення вод. У перший раз чітка причинний зв'язок між поганою якістю води і впливами на здоров'я людини була встановлена ​​в 1954 р коли Джон Сноу простежив, що спалах епідемії холери в Лондоні має відношення до певного джерела питної води.

З середини двадцятого століття і походить одночасно з прискоренням промислового зростання, різні типи проблем забруднення вод зазнали швидку зміну стадій. Мал. 53.8 ілюструє типи проблем, очевидних для європейських прісних вод.

Мал. 53.8 Типи проблем забруднення вод

Резюмуючи ситуацію в Європі, можна сказати наступне: 1) проблеми з минулого (патогени, кисневий баланс, евтрофікації, важкі метали) усвідомлені, досліджені, визначені необхідні заходи щодо запобігання і в більшій чи меншій мірі застосовуються; 2) сьогоднішні проблеми мають іншу природу - з одного боку, традиційні точкові і більші джерела забруднення (нітрати) і повсюдні проблеми забруднення (синтетична органіка) і, з іншого боку, проблеми "третього покоління", пов'язані з глобальними циклами (кислотні дощі, зміна клімату).

мікроорганізми
Мікроорганізми - звичайне явище в прісноводних водоймах, особливо забруднених необробленими побутовими стічними водами. Ці мікроорганізми включають патогенні бактерії, віруси, гельмінти, найпростіші і кілька більш складних багатоклітинних організмів, які можуть викликати шлунково-кишкові розлади. Інші організми за своєю природою більш залежать від збігу обставин, заражаючи сприйнятливих індивідуумів при контакті їх організму з водою або вдихання крапель неякісної води в аерозолях різного походження.

Органічні сполуки, здатні руйнуватися біологічним шляхом
Органічні речовини або природного (Алохтонні наземний детрит або автохтонний дебрис водних рослин), або антропогенного походження (побутові, сільськогосподарські і деякі промислові відходи) розкладаються аеробними мікроорганізмами в руслі річки. Внаслідок цього вниз за течією річки від місць викиду стічних вод спостерігається зниження рівня кисню, яке погіршується якість води і життя водної біоти, особливо високоякісної риби.

зважені частинки
Зважені частинки - один з основних компонентів органічного та неорганічного забруднення. Більшість токсичних важких металів, органічних забруднювачів, патогенів та поживних речовин, таких як фосфор, виявлено у зважених частинках. Значна кількість органічного матеріалу, здатного руйнуватися біологічним шляхом, через який відбувається зменшення концентрації розчиненого кисню в річках, також виявлено у зважених частинках. Зважені частинки з'являються внаслідок урбанізації та будівництва доріг, знищення лісів, розкопок і видобутку корисних копалин, днопоглиблювальних робіт в річках, природних причин, пов'язаних з материкової ерозією або природними катастрофами. Грубі частинки осідають на дно річок і водосховищ, в заплавах річок і в болотах і озерах.

нітрати
Концентрація нітратів (розрахована по азоту) в незабруднених поверхневих водах варіює від <0,1 до 1 мг/л, таким образом, уровни нитратов выше 1 мг/л указывают на такие антропогенные воздействия, как сброс коммунальных стоков и смыв городских и сельскохозяйственных осадков. Атмосферные осадки также являются важным источником нитратов и ионов аммония в бассейнах рек, особенно в зонах, не подвергающихся воздействию прямых источников загрязнения, - например, в некоторых тропических регионах. Высокие концентрации нитратов в питьевой воде могут привести к острым отравлениям грудных детей во время первых месяцев их жизни, или вызвать у пожилых явление, называемое метагемоглобинемией.

солі
Засолення вод може бути викликано такими природними умовами, як геохімічний взаємодія вод з засоленими грунтами, або антропогенною діяльністю, включаючи сільське господарство зі зрошенням, інтрузією морської води внаслідок надлишкового відсмоктування грунтових вод на островах і в прибережних зонах, видалення промислових відходів і сольових розчинів після нафтового промислу, знищення льоду на дорогах, вапнування лужними розчинами і витоку стічних вод.

Незважаючи на те, що солоність перешкоджає вигідному використанню води, особливо для зрошення чутливих культур або для пиття, сама по собі вона може не завдавати прямої шкоди здоров'ю, навіть при досить високих рівнях, але непрямі наслідки можуть бути драматичними. Втрата родючих сільськогосподарських угідь і зменшення врожаїв, викликане водозабором і засоленням грунтів в зрошуваних зонах, руйнують життя цілих спільнот і викликають позбавлення від голодування.

Важкі метали
Важкі метали - свинець, кадмій і ртуть - відносяться до забруднення є мікрокількості і являють собою особливу проблему, так як вони відіграють особливу роль у випадку охорони здоров'я людей і навколишнього середовища через їх персистентності, високу токсичність і біоакумуляційних властивостей.

Існує п'ять основних джерел важких металів, що створюють водне забруднення: геологічна ерозія, яка забезпечує фоновий рівень; промислова переробка руд і металів; використання металів і їх з'єднань, таких як солі хрому для дублення, медьсодержащих з'єднань в сільському господарстві і тетраетилсвинець - як Антидетонаційна з'єднання в бензині; просочування розчинів важких металів з побутових стоків і зі звалищ твердих відходів; і потрапляння важких металів з виділень людини та тварин, особливо цинку. Метали, що потрапили в повітря з автомобільними викидами, при спалюванні палива і емісії в результаті промислових процесів, можуть осісти на землю і вимиватися в поверхневі води.

Поживні речовини
Під евтрофікації розуміється збагачення вод поживними для рослин речовинами, особливо фосфором і азотом, що веде до посиленого росту рослин (водоростей і макрофитов). Такий посилений ріст викликає видиме "цвітіння" водойм (мікроскопічні водорості), плаваючі "килими" з водоростей або макрофитов і скупчення бентосних водоростей підводних макрофітів. При розкладанні цього рослинного матеріалу виникає недолік кисневих резервів водойм, яка, в свою чергу, викликає ряд таких вторинних проблем, як замор риби і вивільнення їдких газів і інших небажаних речовин, таких як окис вуглецю, метан, сірководень, органолептичні речовини (що мають неприємний смак і запах), токсини і т.д.

Джерелом сполук фосфору і азоту в першу чергу є побутові стічні води, а й інші джерела - такі, як стоки з сільськогосподарських угідь, де використовувалися хімічні добрива, поверхневі стоки з пасовищних угідь і сільськогосподарських скотарських ферм і деякі промислові стічні води можуть також істотно збільшити трофічний рівень озер і водосховищ, особливо в тропічних країнах, що розвиваються.

Основні проблеми, пов'язані з евтрофікації озер, водосховищ та штучних ставків - наступні: недолік кисню в придонному шарі озер і водосховищ; погіршення якості води, що веде до трудомісткою її обробці, особливо щодо усунення речовин, що викликають неприємний смак і запах; непридатність водойми для відпочинку, зросла небезпека для здоров'я купальників і негарний зовнішній вигляд; погіршення рибальства внаслідок загибелі риби і розмноженням небажаних і низькоякісних видів риб; старіння і зменшення життєвого обсягу озер і водосховищ через поділ на протоки; і збільшення проблем корозії в трубах і інших структурах водопроводу і каналізації.

органічні забруднення є мікрокількості
Органічні забруднення є мікрокількості можуть бути розділені на групи хімічних продуктів на основі того, як вони використовувалися і, отже, як вони поширюються в навколишньому середовищі.

· Пестициди - це з'єднання, в основному синтетичні, які навмисно вводяться в навколишнє середовище для захисту культурних рослин або для боротьби з переносниками захворювань. Вони об'єднані в різні сімейства, наприклад, хлорорганічні інсектициди, фосфорорганічні інсектициди, гербіциди типу рослинних гормонів, триазин, заміщені карбаміди і інші.

· Матеріали широкого побутового та промислового використання включають вільні органічні сполуки, що використовуються в якості розчинників для екстракції, розчинники для змащення, використовуваної на металевих поверхнях, і для хімічного чищення одягу і пропеллянти, використовувані в аерозольних балончиках. Ця група включає галогенсодержащие похідні метану, етану і етилену. Оскільки вони широко використовуються, розмах їх поширення в навколишньому середовищі, в порівнянні з виробленими кількостями, зазвичай дуже великий. Група також включає поліциклічні ароматичні вуглеводні, присутність яких в навколишньому середовищі викликано екстракцією, перевезенням і очищенням нафтопродуктів і поширенням продуктів згоряння (використання гасу і мазуту).

· Матеріали, в основному використовуються в промисловості включають вихідні речовини й проміжні і кінцеві продукти хімічного синтезу, наприклад, чотирихлористий вуглець для синтезу фреонів, хлористий вініл для отримання поліхлорвінілу і хлорзамещенние похідні бензолу, нафталіну, фенолу і аніліну для виробництва барвників. Група також включає кінцеві продукти взаємодії в закритих системах - такі, як рідини теплообмінників і діелектрики.

Органічні забруднення є мікрокількості виділяються точковими і дифузними джерелами, або міськими, або сільськими. Велика частина їх виникає в результаті промислової діяльності - такий, як, наприклад, очищення пального, видобуток вугілля, органічний синтез і виробництво синтетичних товарів, виробництво заліза і сталі, текстильна і целюлозно-паперова промисловість. Стоки заводів, які виробляють пестициди, можуть містити значні кількості цих продуктів. Значна частина органічних забруднювачів скидається у водне середовище як стік з поверхні міських земель; а в сільськогосподарських районах пестициди, що застосовуються при вирощуванні культурних рослин, можуть потрапляти в поверхневі води через стоки дощових вод і штучні або природні канали. Крім того, аварійні стоки призводять до серйозних екологічних порушень та тимчасового закриття водозабору.

Таблиця 53.6 Світові рівні захворюваності та смертності від основних захворювань, що мають відношення до води

Впливу на навколишнє середовище
Забруднення навколишнього середовища робить множинні впливу на якість прісної води, що має тривалі наслідки. Серед головних причин погіршення якості води в місцевих, державних і глобальних масштабах - промисловий розвиток, поява інтенсивних технологій сільського господарства, експоненціальне зростання населення, а також виробництво і використання десятків тисяч синтетичних хімічних речовин. Основна проблема забруднення води пов'язана з реальним або планованим водокористуванням.

Одна з найбільш серйозних і повсюдних причин порушення стану навколишнього середовища - це скидання органічних відходів в проточні води (див. Вище "Органічні сполуки, здатні руйнуватися біологічним шляхом"). Таке забруднення представляє особливу проблему в водних біоценозах, де багато організми, наприклад риби, потребують високого рівня кисню. Серйозний побічний ефект водної аноксии-вивільнення токсичних речовин з зважених часток і донних опадів в річках і озерах. Інші впливу забруднення через скидання побутових стоків в проточну воду і водні джерела включають зростання рівня нітратів в річках та ґрунтових водах і евтрофікації озер і водосховищ (див. Вище "Нітрати" і "Солі"). В обох випадках забруднення формується в результаті синергічного впливу стічних вод і стоків, змиву або просочування відходів сільського господарства.

економічні впливу
Економічні наслідки забруднення води можуть бути досить серйозними внаслідок шкідливих впливів на здоров'я людини або на навколишнє середовище. Погіршення здоров'я часто знижує ефективність праці людини, а руйнування навколишнього середовища зменшує продуктивність водних ресурсів, що безпосередньо використовуються людьми.

Економічний вантаж захворювання може бути виражений не тільки у вартості лікування, але і за допомогою кількісної оцінки втрат в продуктивності. Це особливо справедливо для захворювань, відразу ж викликають втрату працездатності, таких як діарея або "гвінейський черв'як". В Індії, наприклад, за оцінками близько 73 млн. Робочих днів на рік пропускається через захворювань, розповсюдження яких пов'язане з водою (Arceivala 1989).

Водні ресурси, які зазнали впливу забруднення, стають менш зручними в якості джерел води для муніципальних потреб. Як один із наслідків забруднення, повинна бути введена дорога обробка води, або вода повинна здалеку надходити по трубопроводу в місто, що стоїть ще більш дорого.

Приклади забруднення води в деяких обраних містах

Карачі (Пакистан)
Річка Ліар, що протікає через р Карачі, найбільший індустріальний місто Пакистану, являє собою відкриту каналізацію, як з хімічної, так і з мікробіологічної точки зору, - суміш сировинних стічних вод і необроблених промислових стоків. Більшість промислових стоків походять від промислових об'єктів: близько 300 основних виробництв і майже в три рази більше малих промислових одиниць. Три п'ятих з цих одиниць - текстильні фабрики. Більшість інших виробництв р Карачі також викидають необроблені стоки в найближче водоймище.

Олександрія (Єгипет)
Промислові виробництва Олександрії охоплюють близько 40% загального обсягу виробництва Єгипту, і більшість з них скидають необроблені рідкі відходи виробництва в море або в озеро Марюта. У минулому десятилітті виробництво риби в оз. Марюта впало приблизно на 80% через скидання промислових і побутових стоків прямо в озеро. Озеро також перестало бути одним з основних місць відпочинку через поганий стан. Схожа деградація навколишнього середовища відбувається уздовж морського узбережжя в результаті скидання необроблених стічних вод з невдало розташованих водовідводів.

Шанхай (Китай)
Близько 3,4 млн. Промислових і побутових відходів викидається головним чином в затоку Сужоу і річку Хуангпу, яка протікає через центр міста. Вони стали головними відкритими водостоками міста. Більшість відходів - промислові, так як промивні туалети є лише в невеликій кількості будинків. Річка Хуангпу стала мертвою рікою з 1980. В цілому, менше 5% стічних вод міста обробляється. Зазвичай високий рівень води також означає, що цілий ряд токсинів з промислових підприємств і місцевих річок проникають у ґрунтові води і забруднюють колодязі, які також вносять вклад в водопостачання міста.

Сан-Паулу (Бразилія)
Річка Тіете, протікаючи через Великий Сан-Паулу, один з найбільших агломерацій урбанізації, збирає 300 тонн стоків щодня від 1200 промислових виробництв, розташованих в цьому районі. Серед основних забруднювачів - свинець, кадмій та інші важкі метали. Річка також щодня отримує 900 тонн стічних вод кожен день, лише 12.5% ​​яких обробляється п'ятьма станціями переробки стічних вод, розташованих в цьому районі.

Джерело: на основі Hardoy and Satterthwaite тисяча дев'ятсот вісімдесят дев'ять.