Причины загрязнения рек, компоненты и последствия загрязнения / биология | Thpanorama

ЗАГРЯЗНЕНИЕ И ЗАСОРЕНИЕ ВОДНЫХ Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

Аннотация научной статьи по экологическим биотехнологиям, автор научной работы — Рахимзянов И.И.

Данная статья посвящается проблематике загрязнения и засорения водных ресурсов планеты земля.

Текст научной работы на тему «ЗАГРЯЗНЕНИЕ И ЗАСОРЕНИЕ ВОДНЫХ»

ЗАГРЯЗНЕНИЕ И ЗАСОРЕНИЕ ВОДНЫХ

Данная статья посвящается проблематике загрязнения и засорения водных ресурсов планеты земля.

Ключевые слова: мусор, экология, загрязнение, засорение, природа, животные, человек, производство, сточные воды, нефть, микроорганизмы, самоочищение, вода.

Поверхность нашей планеты Земля по большей части покрыта водой: солёной и пресной. Данные водные ресурсы необходимы населяющим планету живым существам: человеку, животным, рыбам, птицам и т.д. Вода является неотъемлемой частью жизни всего живого. Пресная вода необходима для утоления жажды. Многие виды рыб обитают только в пресных водоёмах. Воды морей и океанов солёные и скрывают в своих глубинах китов, акул, всевозможных рыб и организмов. На суше кроме того, что вода является средством утоления жажды она является неотъемлемым элементом для жизни и роста растений. Растительный покров в свою очередь является средой обитания для животных и птиц — леса, джунгли, а также и ресурсом питания для травоядных животных.

Мы видим из вышесказанного, что вода — это поистине источник жизни на земле и без неё просто невозможно нормальное существование самого человека.

Вся вода на планете Земля называется в широком смысле этого слова — воды Мирового океана. Мировой океан — хранилище огромного количества полезных ископаемых, биологических ресурсов, энергий и её носителей, первичного сырья для химической и фармацевтической промышленности. Знания о ресурсах мирового океана показывают, что этот потенциал во многих отношениях сможет со временем заменить истощающиеся запасы ресурсов суши. Таким образом дальнейшее исследование и изучение, освоение мирового океана способны существенно повлиять на состояние и перспективы решения ряда глобальных проблем.

Состав мирового океана можно увидеть в схеме №1 «Состав мирового океана».

Научный руководитель: Сабитова Резеда Наилевна — доцент, Казанский государственный энергетический университет, Россия.

Схема 1. Состав мирового океана

Значение Мирового океана для человечества огромна, а именно:

1) Он является источником атмосферных осадков;

2) Регулирует содержание кислорода и углекислоты в атмосфере;

3) Является энергетическим ресурсом;

4) Скрывает полезные ресурсы человечества;

5) Является бесплатной и удобной дорогой;

6) Является источником пищи для человека, а именно его обитатели (рыба и др.);

7) Формирует климат планеты.

К сожалению не все люди понимают бесценность воды в широком смысле слова, засоряя и загрязняя её в различных масштабах. Отдельные люди бросают в реки и озёра всевозможный мусор и отходы своей жизнедеятельности, крупные же промышленные комплексы засоряют в огромных масштабах моря и океаны сбрасывая отходы.

Существуют основные причины загрязнения водных ресурсов Земли, которые показаны в рисунке №1 «Основные загрязнители водоёмов».

Рис. 1. Основные загрязнители водоёмов

Самым распространённым загрязнителем является такое химическое соединение как нефть. При попадании в воду или на поверхность почвы нефть нарушает процессы фотосинтеза, вовсе прекращая или в несколько раз замедляя их, а также принося смерть всем живым организмам. Каждая тонна нефти создает нефтяную пленку на площади до 12 кв. км. Восстановления пострадавших экосистем составляет 10 — 15 лет. Влияние на биосферу и экзосферу наглядно показано на рисунке №2 «Влияние нефти на биосферу и экзосферу».

Рис. 2. Влияние нефти на биосферу и экзосферу»

Следующим видом загрязнения гидросферы земли является загрязнение через сточные воды. Оно происходит через периодические или постоянные сбросы промышленных производств непосредственно в реки и пруды. Данные сбросы богаты некоторыми видами химических элементов и попадая в водную среду водоёмов они меняют их химический состав. При данном воздействии возможно чрезмерное развитие отдельных видов растений или же полное вымирание жизни в данных водоёмах.

Загрязнение тяжелыми металлами нарушает жизнедеятельность водных организмов и человека.

Загрязнение кислотными дождями приводит к окислению водоемов и гибели экосистем.

Радиоактивное загрязнение связано со сбросом радиоактивных отходов.

Тепловое загрязнение вызывается сбросом в водоемы нагретой воды, тепловых и атомных электростанций. Приводит к массовому развитию сине — зеленых водорослей, называемое цветение воды, уменьшение кислорода и отрицательно влияет на флору и фауну водоемов.

Так же существует бактериальное и биологическое загрязнение, связанное с разными патогенными организмами, грибами и водорослями

Загрязнение Мирового океана

Существует два пути загрязнения Мирового океана водным транспортом:

1. загрязнение морскими и речными судами от их эксплуатационной деятельности;

2. загрязнение в результате аварийных ситуаций, в течении которых в воду попадают радиоактивные, токсические и нефтехимические вещества.

Рис. 3. Загрязнение мирового океана за год

Исходя из данных рисунка №3 «Загрязнение мирового океана за год», мы видим насколько велики масштабы ущерба для экосферы и биосферы Мирового океана вызванными сбросами и загрязнениями вследствие деятельности человека.

Загрязнение рек морей и океанов осуществляется в следствии эксплуатации энергетических установок судов. Нефть и нефтепродукты являются главными загрязнителями водного бассейна. Крупные грузовые суда перевозящие многотонные грузы перед каждой новой загрузкой после отгрузки промывают трюмные помещения, вследствие чего в воды попадают массы химических и иных инородных для гидросферы веществ, так как промывные воды, а с ней и остатки груза обычно сбрасываются за борт. Кроме того, после доставки нефти в порты назначения танкеры чаще всего к новому нагрузки без нагрузки. В этом случае трюмы судов наполняются водой, для того чтобы обеспечить безопасное плаванье. Данная вода загрязняется нефтехимическими остатками, а перед погрузкой сбрасывается в море. Степень загрязнения воды показана на рисунке №4 «Степени загрязнения воды нефтью».

Категория загрязнения Характеристика загрязнения Содержание нефти, мг/л

в грунте в воде

Слабое Нефтяная пленка отсутствует, привкус нефти слабый, запах не ощущается. Загрязнение не оказывает влияния на газовый режим, минерализацию, окисляемостьи биохимическую потребность в кислороде (БПК) воды. Рыба в водоеме обитает нормально, размножается, но имеет привкус нефтепродуктов. Отрицательное влияние на планктон незначительное, на бентос — не установлено < 0,1 < 0,1

Среднее Вода имеет запах и привкус нефти, поверхность покрыта отдельными нефтяными пятнами. Влияние на газовый режим, минерализацию, окисляемостьи БПК воды незначительное или не наблюдается.Рыба в водоеме обитает, но имеет привкус нефтепродуктов. Наблюдаются случаи гибели личинок рыб и нарушения нормального развития икры и представителей бентоса и планктона 0,1. „0,5 0,1. 1,0

Сильное Вода имеет запах и привкус нефти, отдельные участки ее поверхности покрыты нефтяной пленкой. Наблюдается изменение газового режима, минерализации, окнсляемоста и БПК воды. Рыба избегает таких участков водоема. При случайной задержке в этой зоне она погибает. Личинки рыб и икра гибнут. Планктон и бентос отсутствуют 0,5. 1,0 10. 30

Очень сильное Вода имеет запах и привкус нефти, поверхность ее покрыта сплошной нефтяной пленкой. Берега и растительность покрыты нефтью и мазутом. Иногда дно покрыто тяжелыми фракциями нефти. Изменяется газовый режим, минерализация, окисляемостьи БПК воды. Рыба, планктон и бентос в воде отсутствуют. Вода непригодна для использования 1,0. 5,0 30

Рис. 4. Степени загрязнения воды нефтью

В природе как мы все знаем всё взаимосвязано. И даже для такого варварского отношения к воде у природы есть свои методы очистки.

Любой водоём является средой обитания различных микроорганизмов, бактерий, высших водорослей. Их совокупная деятельность обеспечивает самоочищение водоёмов от вредных и инородных масс. Но данный процесс зачастую нарушается из-за нарушения биологического равновесия в данной среде. Среди физических факторов первостепенное значение имеет разбавление, растворение и перемешивание поступающих загрязнений. Перемешивание является наиболее интенсивным в не стоячей воде, а в движущейся воде рек и морей, где она интенсивно и разнонаправленно течёт. Так же немаловажным фактором самоочищения является осаживание нерастворимых загрязняющих элементов мусора на дно. В умеренных зонах река самоочищается через 200-300 км от места загрязнения, а на Крайнем Севере — через 2 тыс. км обеззараживание воды происходит под влиянием ультрафиолетового излучения от Солнца. Эффект обеззараживания достигается прямым вредного воздействия ультрафиолетовых лучей на белковые коллоиды и ферменты протоплазмы микробных клеток, а споровые организмы и вирусы. Так же самоочищение происходит в результате окисления как органических, так и неорганических веществ. Санитарный режим водоема характеризуется прежде всего количеством растворенного в ней кислорода. Он не должен быть менее 4 мг на 1 л воды в любой период года для водоемов первого и второго видов. К первому типу относятся водные объекты, используемые для предприятий водоснабжения, второй используется для купания, спортивных мероприятий.

Из всего вышеперечисленного можно сделать определённые выводы, а именно, что природа настолько сложна и многофункциональна, а порой непонятна для самого человека, что обеспечивает самоочищение от практически всех видов загрязнения своей среды. Мы видим, что человек порой не очень мудр и поступает себе же во вред, что просто не логично. Непонятен факт действий наперекор самой природе. Сегодня крупное промышленное предприятие производит сливы сточных вод в реку, а завтра ваш маленький ребёнок попьёт этой воды и получит отравление организма из-за большого количество нечистот.

Дабы избежать дальнейших ошибок необходимо работать по следующим направлениям:

1) Ужесточение экологического контроля за деятельностью промышленных центров и отдельных предприятий, дабы осуществить контроль за обслуживанием и обновлением очистных сооружений на них;

2) Обеспечение новыми технологиями производства очистных сооружений;

3) Пересмотр и контроль правил и процессов обслуживания и эксплуатации крупных груз перевозящих судов в сторону не засорения окружающей среды;

4) Организация во всех странах и регионах этих стран кружков и действующих организаций по очистке окружающей среды, силами своих сотрудников и добровольных студенческих бригад и бригад учащихся школ, финансирование которых будет производиться из бюджетов этих стран, а также за счёт безвозмездного спонсирования крупных бизнес центров и организаций;

5) Полностью пересмотреть правовую, юридическую сторону экологического контроля, которая будет обеспечивать наделение исполняющих лиц определёнными властными полномочиями, которые будут давать возможность не только покарать в денежной форме организацию за засорение, но и полностью прекратить её эксплуатацию.

Кроме того, необходимо прививать с самого рождения каждому ребёнку в семьях и образовательных учреждениях любовь к природе и всему живому, так как только соблюдая всё вышеуказанное и ещё многое другое мы сохраним чистоту наших водоёмов но и жизнь на планете Земля.

1.Вода России. Малые реки/Под науч.ред. А.М. Черняева; ФГУП Рос НИИВХ-Екатеринбург: Изд-во «АКВА-ПРЕСС», 2001. -804.

2.Ларина Н.С., Катанаева В.Г., Шелпакова Н.А. Техногенные загрязнения природных вод.: Тюмень: Мандр-Ика, 2004. 224с.

3.Фелленберг Г. Загрязнение природной среды. Введение в экологическую химию: Пер. с нем. — М.: Мир, 1997. -232с., ил.

4.Авакян А.Б., Широков В.М. Комплексное использование и охрана водных ресурсов: Учеб. пособие. — Мн.: Ун-кое, 1999 г.

РАХИМЗЯНОВ ИСЛАМ ИЛЬДАРОВИЧ — магистрант, Казанский государственный энергетический университет, Россия.

Причины загрязнения рек, компоненты и последствия загрязнения

загрязнение рек является изменение или ухудшение естественного состояния этих водоемов в результате введения химических веществ или физических элементов, которые угрожают их равновесию в качестве экосистемы.

Загрязнение этих важных экосистем угрожает жизни и доступности пресной воды на планете. Реки и связанные с ними экосистемы обеспечивают нас необходимой питьевой водой для нашей пищи и для промышленных процессов, поэтому они необходимы для благосостояния людей..

Пресная вода, доступная на Земле, является дефицитным ресурсом. Только 2,5% всей воды на планете — пресная вода. Из них около 70% находится в форме ледников, в то время как остальные появляются в виде подземных вод, озер, рек, влажности окружающей среды, среди других.

В последние десятилетия спрос на пресную воду в мире увеличился из-за роста населения и связанных с ним факторов, таких как урбанизация, индустриализация, увеличение производства и потребления продуктов питания, товаров и услуг..

Несмотря на общепризнанное значение рек и дефицит источников пресной воды, они все еще загрязнены. По оценкам, во всем мире каждый день два миллиарда тонн воды загрязняются двумя миллионами тонн отходов..

1 Причины загрязнения рек

1.1 Городские отходы
1.2 Промышленные отходы
1.3 Горное дело и нефть
1.4 Сельскохозяйственная и животноводческая деятельность

2.1 Нефтепродукты
2.2 Моющие средства
2.3 Сельскохозяйственная и животноводческая продукция
2.4 Тяжелые металлы, металлоиды и другие химические соединения
2.5 Органическое вещество и микроорганизмы фекального происхождения

3.1 Питьевая вода
3.2 Биоразнообразие
3.3 Ирригационная вода
3.4 Туризм

4.1 Глобальные действия
4.2 Некоторые национальные мероприятия
4.3 Некоторые локальные действия

причины загрязнения рек

Загрязнение — это феномен антропогенного происхождения, который системно влияет на реки и связанные с ними экосистемы. Таким образом, причины загрязнения этих важных водоемов должны интерпретироваться в рамках экосистемного подхода..

В структурном смысле причины порождаются глобальными моделями использования, управления и сброса воды, связанными с неустойчивым образом жизни, которые отдают приоритет непосредственным экономическим переменным по сравнению с экологическими и социальными переменными..

Например, было подсчитано, что для производства одного килограмма бумаги требуется около 250 литров воды. В сельском хозяйстве 1500 и 800 литров требуется для производства 1 кг пшеницы или сахара соответственно. В металлургии для производства 1 кг алюминия требуется 100 000 литров. Может ли природа удовлетворить эти требования??

В общем, причины, которые влияют на загрязнение рек и других лотосных экосистем, могут быть схематизированы в:

Прямые, такие как элементы, виды деятельности и факторы, которые непосредственно влияют на воду.
Косвенные, обусловленные рядом факторов, которые делают возможным, способствуют и усиливают воздействие прямых причин.

Среди прямых причин — отсутствие осведомленности и просвещения об угрозе загрязнения экосистем, слабости законодательства и их применения в разных масштабах, отсутствие этики, а также социальное неравенство.

Городские отходы

Основным источником загрязнения реки являются жидкие отходы городских центров из-за того, что сточные воды не очищаются должным образом.

Кроме того, поверхностные стоки могут достигать рек, переносящих загрязнители, такие как моющие средства, масла, жиры, пластмассы и другие нефтепродукты..

Промышленные отходы

Промышленные отходы, твердые, жидкие или газообразные, сильно загрязняют окружающую среду, если не обрабатываются должным образом. Эти отходы могут загрязнять реки через систему сточных вод / сточных вод промышленности.

Еще одним загрязняющим фактором являются кислотные дожди, возникающие в результате выбросов оксидов серы и азота. Эти химические соединения реагируют с водяным паром и образуются в кислотах, которые затем выпадают в осадок в дождь.

Добыча и добыча нефти

Горнодобывающая и нефтяная деятельность являются наиболее серьезными причинами загрязнения рек. При добыче золота открытым способом верхний слой почвы разрушается, усиливая эрозию и сток.

Кроме того, вода, используемая для промывки аллювиального материала, попадает в реки, вызывая сильное загрязнение, включая тяжелые металлы..

Один из наиболее серьезных случаев загрязнения при добыче полезных ископаемых происходит, когда для извлечения золота используется ртуть или цианид. Оба соединения являются высокотоксичными.

Сельскохозяйственная деятельностьс и скот

Современное сельское хозяйство использует большое количество химических продуктов, таких как биоциды, для борьбы с вредителями и болезнями или удобрениями..

Эти химические вещества, наносимые непосредственно на почву или листву сельскохозяйственных культур, в значительной степени вымываются водой для орошения или дождем. В зависимости от типа почвы, рельефа земли и уровня грунтовых вод эти загрязнители часто попадают в реки.

В некоторых культурах, таких как хлопок, высокие дозы биоцидов применяются путем воздушного распыления (плоскости фумигации). В этих случаях ветер может быть переносчиком этих химических веществ в реки..

С другой стороны, многие биоциды не легко разлагаются, поэтому они остаются загрязненными в течение длительного времени и влияют на биоразнообразие..

Удобрения влияют на пригодность к употреблению воды, включая высокий уровень азота, фосфора и калия.

Интенсивное животноводство, птицеводство и свиноводство являются источниками загрязнения реки, главным образом из-за накопления экскрементов. Интенсивное разведение свиней является очень загрязняющим действием из-за высокого содержания фосфора и азота в экскрементах.

Компоненты загрязняющих веществ

Производные масла

Разливы нефти являются наиболее сложными случаями загрязнения, которые можно устранить путем накопления нефтяного слоя на поверхности воды и его возможного включения в прибрежные экосистемы, такие как мангровые леса, болота или болота. Это приводит к потере питьевой воды, гибели многих водных видов и изменению экосистем..

Углеводороды и тяжелые металлы, содержащиеся в нефти, повреждают рыбу и другие виды животных и растений, которые являются частью экосистемы реки. Эти повреждения могут быть хроническими (долговременными) или острыми (кратковременными) и могут включать смерть.

Разливы тяжелой нефти, богатой асфальтенами, очень проблематичны. Асфальтены накапливаются в жировой ткани животных и вызывают биакумуляцию.

моющие средства

Моющие средства не поддаются биологическому разложению, поэтому их трудно удалить из водной среды. Кроме того, они содержат поверхностно-активные вещества, которые препятствуют растворимости кислорода в воде, что приводит к гибели водной фауны..

Сельскохозяйственная и животноводческая продукция

К продуктам сельскохозяйственного использования, которые могут загрязнять реки, относятся биоциды (гербициды, инсектициды, родентициды и акарициды) и удобрения (органические и неорганические). К числу наиболее проблемных относятся хлорированные пестициды, азотные и фосфорные удобрения..

Пурины (любые органические отходы с ферментационной способностью), которые образуются в результате деятельности сельского хозяйства и животноводства, являются загрязняющими веществами близлежащих рек. Среди наиболее загрязняющих и обильных экскрементов, производимых племенными животными.

Тяжелые металлы, металлоиды и другие химические соединения

Химические соединения от промышленной и горнодобывающей деятельности являются высокотоксичными загрязнителями. К ним относятся различные тяжелые металлы, такие как ртуть, свинец, кадмий, цинк, медь и мышьяк.

Есть также более легкие металлы, такие как алюминий и бериллий, которые сильно загрязняют окружающую среду. Другие неметаллические элементы, такие как селен, также могут попасть в реки из-за разливов в результате добычи или промышленной деятельности..

Металлоиды, такие как мышьяк или сурьма, являются источниками загрязнения реки. Они приходят от применения пестицидов и городских и промышленных сточных вод.

Органическое вещество и микроорганизмы фекального происхождения

Различные виды бактерий, простейших и вирусов, вызывающих заболевания, достигают воды рек. Маршрут прибытия — бытовые отходы и животноводческие фермы без очистки сточных вод, которые сбрасываются непосредственно в каналы..

Накопление этих микроорганизмов в воде может вызвать заболевания различной степени тяжести..

эффекты

Питьевая вода

Реки являются важным источником питьевой воды для людей и диких животных. Кроме того, во многих случаях они обеспечивают воду, необходимую для ведения сельского хозяйства и животноводства..

Загрязнение рек дисквалифицирует воду для потребления человеком или другими животными и в крайних случаях делает ее одинаково бесполезной для поливной воды. Кроме того, наличие патогенных микроорганизмов фекального происхождения способствует распространению заболеваний..

биоразнообразия

Загрязнение воды вызывает исчезновение видов в прибрежных экосистемах. Могут исчезнуть как водные, так и прибрежные виды, а также животные, которые потребляют загрязненные речные воды..

Поливная вода

Воды рек, загрязненные неочищенными городскими водами или поступающие с ферм животноводства, не пригодны для орошения. Это также происходит с водой из рек вблизи горных работ или промышленных зон.

Если для орошения используется загрязненная вода, фекалии и токсичные соединения или патогенные организмы могут откладываться в эпидермисе растений или поглощаться корнями. Загрязненные сельскохозяйственные продукты становятся опасными для здоровья, если употребляются человеком.

туризм

Реки и связанные с ними экосистемы могут быть туристическими районами, имеющими экономическое значение для жителей. Загрязнение их снижает его стоимость и приносит экономические потери.

Загрязненные реки могут представлять опасность для здоровья из-за присутствия патогенных микроорганизмов или токсичных отходов. Кроме того, он теряет свою живописную ценность, в частности, из-за накопления твердых отходов..

Как избежать загрязнения рек?

Глобальные действия

Сокращение загрязнения поверхностных водных экосистем — это глобальная цель, которая может быть достигнута только в том случае, если глобальные модели использования, управления и удаления воды, связанные с неустойчивым образом жизни, будут структурно изменены..

В общем смысле законы должны быть усилены на всех уровнях для защиты окружающей среды. Кроме того, следует поощрять образование, которое в дополнение к повышению осведомленности способствует формированию ценностей уважения к природе..

Некоторые национальные мероприятия

законодательство

Для защиты рек требуется строгий правовой порядок, сводящий к минимуму ущерб от загрязнения..

Одним из наиболее важных аспектов, который необходимо регулировать, является очистка сточных вод. Еще одним аспектом интереса в законодательстве является регулирование деятельности, которая может осуществляться на берегах рек и в полосе защиты водотоков..

исследование

Реки образуют бассейны, представляющие собой обширные районы, естественный или искусственный сток которых впадает в приток главной реки. Поэтому они представляют собой сложные системы, которые необходимо изучить, чтобы предложить планы управления..

Необходим постоянный мониторинг качества воды и функционирования экосистем.

Сохранение прибрежной растительности

Прибрежная растительность участвует в круговороте питательных веществ, в экологической санитарии и смягчает последствия изменения климата. Поэтому важно содействовать его сохранению и защите..

Некоторые местные действия

Очистные сооружения

Основным источником загрязнения рек являются сточные воды из городских и промышленных центров. Для смягчения его последствий необходима надлежащая очистка загрязненной воды путем установки очистных сооружений..

Очистные сооружения используют разные системы в зависимости от природы загрязнителей. К ним относятся декантация твердых отходов, фильтрация воды, химическая дезактивация и биоремедиация.

Восстановительные практики

Как только произошло загрязнение реки, необходимо принять меры по восстановлению. Эти меры варьируются в зависимости от типа загрязнителя.

Одна из этих мер — механическая очистка. Для этого осуществляется вывоз твердых отходов, выбрасываемых в реки с использованием дноуглубительных машин и сборочного оборудования..

Другой наиболее распространенной практикой является фиторемедиация. Некоторые виды растений используются для извлечения тяжелых металлов из загрязненных рек. Например, Eichhornia crassipes (водяная лилия) была использована для поглощения кадмия и меди. Аналогично, симбиосистема Azolla-Anabaena Azollae используется для биоремедиации рек, загрязненных мышьяком и другими металлоидами.

Некоторые виды бактерий и некоторые производные грибов используются для разложения загрязняющих веществ в реках (биоразложение). Виды бактерий родов Acinetobacter, Pseudomonas и микобактерия деградируют алканы, моноароматические и полиароматические соединения соответственно.

Загрязнение пресных вод

Загрязнение пресных вод — попадание различных загрязнителей в воды рек, озер, подземных вод. Происходит при прямом или непрямом попадании загрязнителей в воду в отсутствие адекватных мер по очистке и удалению вредных веществ.

В большинстве случаев загрязнение пресных вод остаётся невидимым, поскольку загрязнители растворены в воде. Но есть и исключения: пенящиеся моющие средства, а также плавающие на поверхности нефтепродукты и неочищенные стоки. Есть несколько природных загрязнителей. Находящиеся в земле соединения алюминия попадают в систему пресных водоёмов в результате химических реакций. Паводки вымывают из почвы лугов соединения магния, которые наносят огромный ущерб рыбным запасам.

Однако объём естественных загрязняющих веществ ничтожен по сравнению с производимыми человеком. Ежегодно в водные бассейны попадают тысячи химических веществ с непредсказуемым действием, многие из которых представляют собой новые химические соединения. В воде могут быть обнаружены повышенные концентрации токсичных тяжёлых металлов (как кадмия, ртути, свинца, хрома), пестициды, нитраты и фосфаты, нефтепродукты, поверхностно-активные вещества (ПАВы). Как известно, ежегодно в моря и океаны попадает до 12 млн тонн нефти.

Определенный вклад в повышение концентрации тяжелых металлов в воде вносят и кислотные дожди. Они способны растворять в грунте минералы, что приводит к увеличению содержания в воде ионов тяжелых металлов. С атомных электростанций в круговорот воды в природе попадают радиоактивные отходы.

Сброс неочищенных сточных вод в водные источники приводит к микробиологическим загрязнениям воды. По оценкам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) 80 % заболеваний в мире вызваны неподобающим качеством и антисанитарным состоянием воды. В сельской местности проблема качества воды стоит особенно остро — около 90 % всех сельских жителей в мире постоянно пользуются для питья и купания загрязненной водой.

Содержание

Источники загрязнения

Загрязнители попадают в пресную воду различными путями: в результате несчастных случаев, намеренных сбросов отходов, проливов и утечек.

Крупнейший потенциальный источник загрязнения — фермерские хозяйства, занимающие в Англии и Уэльсе почти 80 % земель. Часть покрывающего почву необработанного навоза животных проникает в источники пресной воды.

Кроме того, фермеры Англии и Уэльса ежегодно вносят в почву 2,5 млн тонн азота, фосфора и калия, и часть этих удобрений попадает в пресную воду. Некоторые из них — стойкие органические соединения, проникающие в пищевые цепи и вызывающие экологические проблемы. Сегодня в Великобритании свёртывают производство хлорорганических соединений, выпускаемых в больших количествах в 1950-е гг.

Всё большую угрозу для пресноводных водоёмов представляют стоки, сбрасываемые рыбоводческими хозяйствами, ввиду широкого применения ими фармацевтических средств борьбы с болезнями рыб.

Быстрое загрязнение подземных вод вокруг городов. Источник — возрастающее число загрязнённых скважин вследствие неправильной эксплуатации.

Лесные хозяйства и открытый дренаж — источники большого количества веществ, попадающих в пресную воду, в первую очередь железа, алюминия и кадмия. С ростом деревьев кислотность лесной почвы увеличивается, и проливные дожди образуют очень кислые стоки, губительные для живой природы.

Попав в реку, навозная жижа может стать причиной серьёзной экологической катастрофы, так как её концентрация в 100 раз больше, чем у сточных вод, обработанных на очистных сооружениях.

Атмосферное загрязнение пресной воды особенно пагубно. Есть два вида таких загрязнителей: грубодисперсные (зола, сажа, пыль и капельки жидкости) и газы (сернистый газ и двуокись азота). Все они — продукты промышленной или с/х деятельности. Когда в дождевой капле эти газы соединяются с водой, образуются концентрированные кислоты — серная и азотная.

Распространение загрязнителей

Твёрдые и жидкие загрязняющие вещества попадают из почвы в источники водоснабжения в результате т. н. выщелачивания. Небольшие количества сваленных на землю отходов растворяются дождём и попадают в грунтовые воды, а затем в местные ручьи и реки. Жидкие отходы быстрее проникают в источники пресной воды. Растворы для опрыскивания сельскохозяйственных культур либо теряют свою активность при контакте с почвой, либо попадают в местные реки, либо выщелачиваются в земле и проникают в грунтовые воды. До 80 % таких растворов тратятся впустую, так как попадают не на объект опрыскивания, а в почву.

Время, требуемое для проникновения загрязнителей (нитратов или фосфатов) из почвы в грунтовые воды, точно неизвестно, но во многих случаях этот процесс может длиться десятки тысяч лет. Загрязняющие вещества, поступающие в окружающую среду от промышленных предприятий, называют промышленными стоками и выбросами.

Всё большую актуальность приобретает загрязнение подземных вод. С помощью современных технологий человек всё интенсивнее использует подземные воды, истощая и загрязняя их. Вокруг городов бурно развивается частное строительство жилья и мелких предприятий, с автономным водоснабжением. Например, в Подмосковье ежедневно бурится от 50 до 200 скважин разной глубины. По разным причинам (незнанию например), подавляющее большинство скважин эксплуатируется без соблюдения правил пользования такими источниками воды. Это приводит к быстрому локальному загрязнению подземных вод этого региона.

Определение уровня загрязнения

На загрязнение могут указывать такие признаки, как мёртвая рыба, но есть и более сложные методы его обнаружения. Загрязнение пресной воды измеряется в показателях биохимической потребности в кислороде (БПК) — то есть сколько кислорода поглощает загрязнитель из воды. Этот показатель позволяет оценить степень кислородного голодания водных организмов.

Тяжёлые металлы

Свинец встречается в пресной воде в растворённом виде. Один из источников свинцового загрязнения — рыболовные грузила, которые постоянно выбрасывают при запутывании лески. От свинца сильно страдают лебеди, проглатывающие грузила вместе с водорослями. Он остаётся в желудке птиц, постепенно растворяясь и вызывая их смерть. «Сломанная шея» (когда мышцы не могут держать длинную шею птицы, и в результате она медленно умирает от голода) является признаком свинцового отравления. Другой тяжёлый металл, кадмий, проникает в пресноводную среду, поражает рыб, а через них попадает в организм человека.

Законодательство

Законы — действенное средство предотвращения загрязнения, но добиться их соблюдения трудно. Поэтому новая международная инициатива — «платит сторона, виновная в загрязнении» — идеальна по сути, но редко даёт плоды. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) опубликовала рекомендации по допустимым уровням загрязнения. Например, содержание кадмия в воде не должно превышать 3/1000 мг/л.

Англия, вероятно, первой в мире приняла закон о загрязнении рек, поскольку ещё в 1197 г. король Ричард I Львиное Сердце подписал первую хартию о Темзе.

Сегодня Европейское Сообщество издаёт директивы о качестве воды, но правительства европейских стран не спешат выполнять эти требования. Так, в 1992 г. 9 из 12 стран — членов ЕС превысили уровень содержания нитратов в своих водоёмах. По новому законодательству, от всех членов ЕС требовалось к 2002 г. создать специальные очистные станции для обработки воды для городского и промышленного потребления, чтобы предотвратить загрязнение рек. В большинстве стран эта работа выполнена.

От Ганга до Волги: как спасти реки от загрязнения?

Мы уже описывали путь, который преодолевает речная вода на пути в наши стаканы, превращаясь из приготовленного природой «биохимического супа» в важнейший напиток человечества. Однако чтобы и в будущем сохранить пресноводные ресурсы, нам нужно бережно относиться к той воде, которую сам человек превращает в «суп», прежде чем вернуть её в реки после использования в быту, промышленности и сельском хозяйстве. Рассказываем, почему это важно, что́ загрязняет реки и какие новые технологии помогают их очистить и сохранить.

Цель № 6: Почему нам важно сохранить воду

В 2015 году 193 государства-члена ООН поставили перед собой 17 целей устойчивого развития, которые нужно достичь до 2030 года, чтобы «улучшить благосостояние и защитить нашу планету». Круг задач широкий — от ликвидации нищеты до мира во всем мире. Не первой, но и отнюдь не 17-й целью признали «обеспечение доступа к безопасным водным ресурсам и санитарии для всех» (цель № 6). Почему человечество озаботилось этим?

По данным ООН, более 40% населения планеты страдает от нехватки воды. Около 1,8 млрд человек используют источники питьевой воды, заражённые фекальными бактериями. Причина тому — активное загрязнение водоёмов, потому что 80% жидких отходов сбрасываются без какой-либо очистки. Последствия исчисляются миллионами смертей ежегодно и процентами ВВП огромных континентов типа Африки и населённых стран, таких как Индия. Как это происходит?

Грязная диффузия: что и как портит реки

Самые распространённые типы загрязнения — химическое и бактериальное. Химическое происходит через диффузию — взаимное проникновение молекул одного вещества в другое с последующим выравниванием его концентрации по всем объёму. Бактериальное же предполагает попадание в экосистему реки не свойственных ей микроорганизмов либо аномальное размножение имеющихся.

Практически все виды человеческой деятельности так или иначе вредят бассейнам рек. Бытовые сточные воды, производство, загрязнённые атмосферные осадки, сельское хозяйство, судоходство, энергетика. Какие загрязнители в этом участвуют?

Нефть и нефтепродукты. Хотя в основном нефть транспортируют морем, реки также нередко подвергаются нефтяному загрязнению. При розливе этого жидкого ископаемого сначала образуются так называемые слики — пятна на водной поверхности. Для этого много нефти не нужно — одна тонна может загрязнить 12 кв. км акватории. Затем часть выброса испаряется (примерно 30%), а другая вымывается (ещё 30%). Оставшуюся массу называют «шоколадным муссом» — это стойкая эмульсия повышенной вязкости, в которой гибнет всё живое.

Радиация. Заражение рек радионуклидами чаще всего происходит из-за стока промышленных вод соответствующих производств. К примеру, в России уже более полувека постоянному радиоактивному заражению подвергается река Теча в Челябинской области. Производственное объединение «Маяк» даже построило в бассейне этой реки каскад искусственных водоёмов, где отстаивается вода с радиоактивными выбросами. Изотопы радиоактивных элементов накапливаются в грунте, растениях и живых организмах, вызывая лучевую болезнь.

С 1949 года в реку Теча регулярно происходил сброс ядерных отходов. Источник: Ecodefense/Heinrich Boell Stiftung Russia/Slapovskaya/Nikulina

Детергенты или, говоря проще, — моющие вещества. Они очень токсичны и устойчивы к биологическому разложению. Иногда детергенты образуют на поверхности рек слой пены до 1 м в ширину. Моющие средства наиболее опасны для молодой рыбы и водорослей.

Тяжёлые металлы. Ртуть, свинец, цинк, хром, олово и другие металлы этой группы попадают в речные воды также чаще всего с промышленных производств. Тяжёлые металлы и их соединения накапливаются в организме речных животных, вызывая болезни.

Тепловое загрязнение. Реке может вредить чистая, но нагретая вода. Чаще всего её источники — тепловые и атомные электростанции. Тёплая вода усиливает испарение, увеличивает минерализацию, способствует интенсивному росту водной растительности и микроорганизмов, распространению патогенов и вирусов.

Стоки животноводства. Из-за экономической выгоды чаще всего животноводческие комплексы располагают недалеко от рек и озёр. Ежесуточно на крупной ферме образуются 1 тонна навозной жижи. Попадание в воду такой смеси приводит к распространению патогенов и паразитов.

Балластные воды судов. Для сохранения устойчивости речные суда и суда класса река-море забирают из реки или моря воду, а затем сбрасывают этот балласт вместе с накопившейся грязью, в том числе и нефтепродуктами.

Лесосплав. Сплав древесины по рекам засоряет воду корой и другими фрагментами деревьев. Они разлагаются, поглощают кислород и выделяют фенольные вредные вещества. Помимо этого, часто вырубаются кустарники, мешающие сплаву, что приводит к эрозии и заиливанию русла рек.

Бороться с этими и другими загрязнителями, а также улучшать экологию рек помогает экономия, внедрение менее вредных веществ в производство, умный гидромониторинг, микробы и даже скорлупа грецкого ореха.

Ореховая скорлупа и бактерии-нефтееды: как чистят сточные воды на Московском НПЗ

Прежде всего сохранять речную и пресную воду помогает её экономия. Ни одно производство без воды не обходится, поэтому важно, во-первых, применять уже изъятые у природы ресурсы вторично, и, во-вторых, возвращать их обратно в нормальном состоянии.

Хорошо это получилось у Московского НПЗ, на котором в 2017 году был внедрён комплекс «Биосфера». Новая система очистки позволила в 2,5 раза сократить потребление речной воды и в 3 раза снизила объем сточных вод с нефтеперерабатывающего гиганта. Как?

«Биосфера» состоит из двух блоков очистки — физико-химического и биологического. В первом блоке сточные воды НПЗ сначала попадают в сектор предварительной очистки, где удаляются механические примеси. Затем вода проходит сепараторы, флотаторы — специальные резервуары, в которых к воде добавляют вещества, способствующие всплытию грязи и примесей, — и фильтры с ореховой скорлупой, хорошо абсорбирующей нерастворимые вещества. Отсюда вода попадает в блок дополнительной очистки, оборудованный десятью фильтрами с активированным углём.

Чем больше ступеней очистки, тем лучше, но, увы, дороже результат. Источник: YouTube-канал «Газпром-нефть»

Затем водный поток чистят ветром, точнее методом напорной флотации, при котором на водяную смесь направляется мощный поток воздуха. Он создаёт воздушные пузыри, которые, поднимаясь на поверхность, подхватывают примеси и нефтепродукты. Отсюда вода перетекает в центральную часть системы — мембранный биореактор, удаляющий органику, а также азот и фосфор. Здесь сточные воды смешиваются с илом, который предварительно был населён специальными бактериями, способными поглощать остатки нефтепродуктов. Чтобы избавиться от самого ила, вода проходит через мембраны с шириной пор тоньше человеческого волоса. Теперь жидкость готова к обратному осмосу — поток проходит через мембрану, состоящую из ячеек размером с молекулу H2O.

В результате получается на 99,9% чистая вода, которую не стыдно не только вернуть в бассейн Москвы-реки, но даже пить. Хотя есть одно «но»: это дорого.

Генерируй & Очищай: как улучшить экономику очистки

Очистка воды — это всегда поиск баланса между качеством результата и его ценой. Системы, подобные «Биосфере» Московского НПЗ, стоят недёшево: в проект вложено 9 млрд рублей. Более того, сам процесс очистки энергозатратный. И если у нефтяников и денег, и электричества много, то у других потребителей речных вод — а это в основном аграрии, пищепром, бумажное производство, муниципальные власти — дела с этим обстоят иначе. И тут обширные знания о том, как превратить сточные воды в сырье для самостоятельной выработки электроэнергии, есть у Toshiba.

Обычно для очистки используются аэробные микроорганизмы, которым для жизни нужен кислород. Такой способ сопряжён с высокими расходами. Вместе этого мы используем биореактор населённый анаэробами, способными использовать для жизни другие вещества. Попадая в реактор, сточная вода очищается от органических примесей флотацией при низком давлении. При этом в отсутствие кислорода анаэробные бактерии разлагают органические загрязнители. Результатом их пиршества становится вода, метан и углекислый газ, а также радикальное снижение биохимического и химического потребления кислорода (основные критерии загрязнённости воды — уровни БПК и ХПК).

Сгенерированный реактором биогаз при этом можно использовать как источник электричества, тепла или (в будущем) биотоплива для заправки автомобилей или генераторов.

Базовая система метанового брожения. В зависимости от характера сточных вод БПК может быть снижено на 80-95%, а ХПК — на 60-80%. Источник: Toshiba

Система адаптируется практически под любые стандарты допустимой биологической загрязнённости реки, которые могут отличаться в разных странах. Для этого достаточно увеличивать или уменьшать число ступеней очистки, а точнее — количество метановых резервуаров.

Двухступенчатая система метанового брожения способна очищать воду с биохимическим потреблением кислорода до 15 000 мг/л при допустимой обычно норме не более 600 мг/л. Источник: Toshiba

В мире уже есть примеры очистных сооружений, которые не просто снизили потребление, а стали полностью энергонезависимыми за счёт преобразования биогазов в электричество. В 2015 году завод по переработке сточных вод, обслуживающий 114 тыс. потребителей в городах Грэшам, Фэйрвью и Вуд-Вилладж (шт. Орегон, США), стал вырабатывать больше электричества, чем было необходимо для собственных нужд. Местные власти довольны: ежегодно они экономят 500 тыс. долларов на электроэнергии.

Однако очистка рек в развивающихся странах проходит не так гладко, как в развитых. Здесь это проблема стоит острее, но ресурсов для её решения – меньше.

Тяжёлый случай: как интернет вещей помогает чистить Ганг

На берегах реки Ганг живут 600 млн индийцев, и несмотря на то, что этот народ создал одну из древнейших мировых цивилизаций, важнейшая река Индии сегодня не в лучшем состоянии. Ежедневно в главную водную артерию Индостана сбрасывается 1 млн килолитров загрязнённых вод. Причём этот сброс происходит неконтролируемо и практически без каких-либо попыток снизить вред. Более того, даже если задействовать все имеющиеся очистные мощности, только 1/3 всех стоков будут дезактивированы.

Проблема Индии ещё и в том, каки́м образом грязь попадает в Ганг. Здесь не существует системы организованного сброса сточных вод в реку, то есть и отходы производства, и городская канализация, и технические воды для нужд сельских жителей образуют единый поток, практически бесконтрольно попадающий в Ганг. Именно поэтому компании Toshiba построила целую систему из очистных фабрик, которые контролируют и очищают стоки вдоль берегов Ганга.

Очистные сооружение, установленные в районе города Аллахабад (шт. Уттар-Прадеш) в районе слияния рек Ганг и Ямуна. Источник: Toshiba

На сегодняшний день Toshiba создала вдоль берегов Ганга сеть очистных сооружений общей протяжённостью 110 км. Чтобы связать воедино все узловые элементы этой системы и снизить стоимость её использования, все эти мощности оснащены IoT-датчиками. Это позволяет управлять всей сетью удалённо в режиме реального времени, сокращая тем самым расходы на персонал и управления на каждой из фабрик очистки. И всё-таки, хотя эффективность мер по очистке воды растёт, темпы загрязнения будут повышаться вслед за ростом экономики. Поэтому важно не только эффективно чистить, но и меньше загрязнять реки.

«Умный» фермер: как инфракрасные датчики уменьшают сток удобрений в реки

Один из главных загрязнителей рек — сельское хозяйство. Причём речь идёт не только о биологическом, но и химическом загрязнении, ведь все химудобрения рано или поздно смываются с полей или попадают через грунтовые воды в реки. Особенно вредны азотные удобрения, которые поглощаются растениями не полностью. Остатки либо испаряются, либо попадают в близлежащие реки и озера, вызывая в них эвтрофикацию — чрезмерное насыщение биогенными элементами, которые способствуют росту микроорганизмов и растений. При этом сколько нужно азотных удобрений растению никогда точно не известно — фермеры руководствуются принятыми нормативами.

Чтобы решить эту проблему в американском штате Небраска в 2015 году стартовал проект SENSE (Sensors for Efficient Nitrogen Use and Stewardship of the Environment), который предполагал проведение замеров реального уровня азота, накапливающегося в растениях, с целью контроля расхода азотных удобрений. В эксперименте участвовали фермеры долины главной реки штата Небраска Платт — притока Миссури, долго страдавшего от естественного смыва азотных удобрений с полей агрохозяйств. По их полям начали ездить «глазастые тракторы».

Большинство принявших участие фермерских хозяйств не только снизили выброс лишних азотных удобрений, но и повысили урожайность. Источник: YouTube-канал Nebraska Extension On-Farm Research Network

Они оснащены датчиками, направленными на пологи растений и излучающими видимый и инфракрасный свет в ближнем радиусе. Фотоприёмники устройств фиксируют отражённый сигнал от растений. В зависимости от его интенсивности подсчитывается их индекс здоровья, на основе которого строится расчёт необходимых объёмов азотных удобрений. За три года проекта SENSE использование азотных удобрений в хозяйства долины реки Платт сократилось на 15%.

Итак, приняв меры охраны рек, нам нужно замерить результат усилий, и разовые исследования в этом плане неэффективны, ведь река — быстро меняющаяся экосистема — это как фотографировать бегуна, пытаясь запечатлеть всю гонку. Поэтому экономониторинг реки строится на показателях, поступающих онлайн.

Как организован экомониторинг рек?

Для наблюдения за рекой используются разные устройства. В основном применяют водомерные колодцы и многопараметровые зонды.

Водомерный колодец — это резервуар, вкопанный недалеко от берега и соединённый с рекой двумя каналами, обеспечивающими приток и отток воды. Главным образом такие устройства измеряют подводное давление. Более сложный механизм — многопараметровый прибор для определения качества воды. Он представляет собой трубу-зонд, которая погружается в воду у берега параллельно углублению речного дна. Труба оснащена различными датчиками, которые анализируют скорость речного потока, температуру и другие параметры на разной глубине.

Собранные в зонде показатели передаются по проводам в размещённый на берегу передатчик, который транслирует их через беспроводную сеть в базу данных. Источник: Fondriest Environmental, Inc.

Общая черта этих устройств — береговое базирование. Между тем, для анализа состояния больших рек важно знать, что происходит далеко от побережья.

Национальный исследовательский и образовательный центр Великие реки США (National Great Rivers Research and Education Center, NGRREC) создал систему экологического наблюдения за бассейнами крупнейших рек (Great Rivers Ecological Observation Network, GREON). Она представляет собой сеть плавучих платформ для мониторинга качества воды в реальном времени в бассейне рек Миссисипи, Миссури, Огайо и Арканзас. Каждый блок оснащён сенсорами для измерения качества воды, температуры, удельной электропроводности, растворенного кислорода, мутности, водорослей, растворенной органики, нитратов и ортофосфатов.

Данные, полученные GREON, можно изучить онлайн в виртуальной базе данных, куда стекаются все снятые параметры экологического состояния рек.

Финальный аккорд: как репатриировать светлячков

Суммируя вышесказанное: чтобы сохранить реки, нужно научиться не загрязнять их, очищать водный поток, экономить энергию, мониторить результаты. Но и этого недостаточно. Далеко не все экосистемы восстанавливаются самостоятельно. Иногда природе нужно помогать.

Пример с родины Toshiba. В префектуре Оита на острове Кюсю протекают множество рек и ручьёв, при этом регион активно застраивается промышленными предприятиями, среди которых и завод полупроводников, изготавливающий продукцию для Toshiba, на реке Китанохана. Среди местных жителей она славилась как место обитания большого количества светлячков. Но в 2010 году они пропали. Совместно со службой экологического контроля Toshiba местные энтузиасты и приглашенные эксперты установили: виной всему стоки в реку. Тогда совместными усилиями была реализована программа по возвращению светлячков в Китанохану. Для этого пришлось изучить рацион питания насекомых, подходящий температурный режим, а также выявить вещества, попадание которых в реку повредило среде обитания. Благодаря принятым усилиям через пять лет светлячки вернулись.

Один из репатриантов на реке Китанохану. Источник: Toshiba

Этот и другой описанный выше опыт может использовать и Россия, перед которой также стоит масштабная природоохранная задача — спасти Волгу. На берегах главной водной артерии России живут 2/3 населения и расположено 2/3 промышленных предприятий страны. Однако на некоторых хозяйственных участках до 90% загрязнений имеют неточечный характер, то есть поступают, условно говоря, не из сливной трубы завода, а из естественных каналов (смыв дождевых вод, подземные реки и т.п.). Кстати, с Доном ситуация не лучше.

В 2018 году российские власти приняли программу «Оздоровление Волги» в рамках национального проекта «Экология». До 2025 года планируется снизить объем загрязнённых стоков на 67%, увеличить мощность очистных сооружение в два раза, а также реконструировать 89 объектов водопропускных сооружений. На эти цели выделят 205 млрд рублей. Сумеет ли Россия достичь Цель № 6 в отдельно взятой стране — покажет будущее.

Причины и степени загрязнения рек в России и мире

Для экологии планеты загрязнение рек – серьезная проблема. На сегодня трудно сказать, сохранились ли реки с чистой водой, которая так нужна для существования жизни на планете. Каждому государству нужно принимать меры по решению данной проблемы на макро- и микроуровнях.

Проблема загрязнения воды, ее решение на государственном и глобальном уровне

Каждый год на Земле образуется около 400 млрд. тонн отходов, большая часть которых попадает в водоемы. В мире нет ни одной страны, где не было бы этой проблемы. Самые грязные реки в Азии. В них свинца в 20 раз больше, чем в водоемах стран с развитой промышленностью, в 3 раза больше бактерий, чем в остальном мире. В Ирландии загрязнено примерно 30 % рек сточными водами, пестицидами, удобрениями.

В Бангладеш огромной проблемой является загрязнение грунтовых и подземных вод. Здесь основным их загрязнителем выступает мышьяк. Загрязнение австралийской реки Мурей привело к гибели, проживающих здесь, 100 тыс. млекопитающих и около 1 млн. птиц. Ничем не лучше ситуация на американском континенте. В Соединенных Штатах Америки загрязнено более 40 % рек и озер, которые не пригодны для существования водных обитателей.

Россия располагает самым большим запасом пресной воды. По ее территории протекает 2,5 млн. малых рек и ручьев. Однако экологические проблемы испытывают более 70 % малых речек. Причина данной проблемы кроется в недостаточном количестве водоочистных сооружений и нового очистного оборудования.

Некоторые страны давно предпринимают действия по исправлению ситуации или по снижению наносимого водному пространству вреда. Во Франции на законодательном уровне для промышленных предприятий регламентируется расположение точек сброса и забора воды. Здесь регулярно вертолетами патрулируется морское побережье.

В Швеции танкерные емкости метят специальными изотопами, чтобы было возможным установление судна, с которого произведен сброс нефти. Огромный объем работы выполняют организации по охране природы, например, Greenpeace, WWF и другие.

В России проблема загрязнения водных ресурсов решается на законодательном уровне разными министерствами. Уже привлечено 200 институтов, лабораторий и научных объединений для решения практических задач. Ведется активная работа по созданию очистных сооружений: уже введено в эксплуатацию около 5 тыс. очистительных станций.

Источники загрязнения рек

Всемирная организация здравоохранения считает, что главная причина 80 % всех болезней человека — употребление грязной воды. Спасительное решение этой проблемы следует искать, прежде всего, в источниках ее загрязнения. Выделяют несколько групп.

Крупные и малые города

Низкий уровень очистки бытовых сточных вод от органических и неорганических веществ — главный виновник загрязнения водных источников в городах. Сточные воды и бытовой мусор попадают в моря и приводят к загрязнению морской среды.

Промышленность, производство электроэнергии

В странах с развитой промышленностью промышленные стоки превышают коммунально-бытовые в 3 раза. Предприятия стремятся сбросить отходы в реки, а не переработать либо утилизировать их, поскольку для этого не требуются значительные затраты.

Вода применяется для охлаждения турбин электростанций, а затем сбрасывается в водоемы. В итоге ее температура в них повышается. При тепловом загрязнении разрастаются водоросли, а водные организмы вымирают.

Сельскохозяйственное производство

Отрасль активно использует реки для орошения полей. После обработки посевов земля насыщается солью, остатками пестицидов, удобрений. Животноводческие и птицеводческие фермы загрязняют реки навозной жижей. Такой процесс изменяет химико-биологический состав воды, приводящий к угнетению или вымиранию водных обитателей.

Виды загрязнений

Урбанизация и потребительское отношение человека к природным богатствам оказали воздействие на уровень загрязнения всего мирового океана. Сточные воды населенных пунктов и предприятий, пестициды, бытовые химия и мусор – все это постоянно попадает в воду.

Загрязнение водных источников делят на 4 вида: химическое, биологическое, радиоактивное и тепловое.

Химическое загрязнение образуется за счет попадания в нее различных химических веществ, в том числе токсичных элементов (пестицидов, солей, кислот, щелочей, ртути, свинца и др.). Оно распространяется на значительную территорию. Невозможно очистить питьевой источник от химического загрязнения полностью.
Биологическое загрязнение. Оно характеризуется присутствием в воде патогенных бактерий, вирусов, простейших и т.д. В подземных водах выживаемость вредоносных бактерий значительно выше, чем в поверхностных водах. Источник загрязнения находится в выгребных ямах, неисправной канализации, скотных дворах и прочих местах.
Радиоактивное загрязнение рек и озер очень опасно, независимо от концентрации радиоактивных веществ. Такое загрязнение происходит при утечке радиоактивных отходов при неправильном хранении.
Тепловое загрязнение возникает при повышении температуры подземных вод из-за сброса отработанных тепловых технологических сточных вод в поглощающие колодцы и прочих причин.

Методы определения загрязненности воды

При загрязнении воды происходят изменения в ее физико-химических показателях и органолептических свойствах. При выявлении таких изменений предусматриваются ограничения в ее использовании. Признаки, по которым определяется уровень загрязненности воды – цвет, мутность, запах, щелочной баланс, наличие тяжелых металлов и органического мусора, кислорода, патогенных организмов.

Анализируется химический и физико-химический составы воды путем отбора проб. При выявлении содержания примесей в пробах устанавливаются причины загрязнения поверхностных и подземных вод. Результаты анализа влияют на меры по устранению источника загрязнения.

Очищение воды в реках

Мероприятия по очистке мирового океана должны проводится комплексно в каждой стране. Важно создать многоуровневые очистительные системы и внедрить меры, направленные на создание преград для попадания загрязнителей в воду. Сначала нужно каждому человеку начать с себя, а затем каждому государству.

Защитить здоровье человек может, только употребляя чистую воду. Сегодня люди используют очистительные фильтры. Любой из нас внесет вклад в решение проблемы снижения загрязнения водоемов, если не бросит мусор, уменьшит использование бытовой химии, займется выращиванием экологически чистой продукцией.

Как работает контроль и очистка вод

На национальном и международном уровне государственные органы проводят мониторинг качества и функционирования систем очистки воды. Применяется 5 способов очистки:

Первичная очистка не допускает попадания механических примесей в реки. На сточных трубах устанавливают заградительные решётки и фильтры, а также отстойники.
Специализированная – очищение воды от конкретных загрязнителей. Применяются ловушки для жиров, нефтяных пятен и т.д.
Биологическую очистку выполняют в специальных биореакторах, аэротенках, метантенках с последующим обеззараживанием ультрафиолетом для удаления из воды органических примесей и микроорганизмов.
Химическая. Химические реагенты возвращают сточные воды в первоначальное состояние с целью повторного использования. Как правило, вода в технических целях используется повторно.
Более тщательной очисткой воды считается третичная. Находящиеся в ней, азот, фосфор, пестициды, тяжелые металлы, соединения серы, устраняются специальным составом, порошками или электрическим током.

Последствия загрязнения рек

Каждый вид загрязнения влечет серьезные последствия. Во-первых, происходит изменение экосистемы водоемов, что ведет к вымиранию обитателей. Во-вторых, загрязненная вода попадает в водопроводную сеть. Итог грустный — рост заболеваемости у населения. Порой люди даже не предполагают, что проблемы со здоровьем кроются в употреблении грязной воды. Важно понять, что каждому человеку необходимо охранять реки от разных загрязнений.

Болезни, которые может провоцировать грязная вода

Болезни, вызываемые использованием загрязненной воды:

тиф;

энтеровирусная инфекция;

заражение организма паразитами;

врождённые физические и психические отклонения;

заболевания ЖКТ;

ожоги слизистых;

онкология;

заболевания кожи;

бесплодие;

холера;

эндокринные нарушения.

Если не остановить загрязнение мирового океана, то это в будущем может привести к гибели всего живого на Земле. Данную проблему могут решать не только экологи и ученые, но и каждый человек.

Сброс сточных вод: залповый, на рельеф, в канализацию

Основные источники и последствия загрязнения вод мирового океана

Что относится к химическим и естественным источникам загрязнения гидросферы?

Загрязненные реки и их влияние на экологию

При строительстве людьми городов начали возникать загрязненные реки — следствие прогресса промышленности. Но общество заменило эту проблему только тогда, когда отходы стали отрицательно влиять на здоровье.

Как определить отравление жидкостей

Загрязнение акваторий — изменение состава воды физическим или химическим действием либо попадание биосуществ в нее. Дальнейшее использование ресурсов водных пространств нецелесообразно и способно вызвать гибель животных и людей. Загрязненность определяется на глаз, но в некоторых случаях требуются лабораторные анализы.

Об отравлении говорит изменение цвета воды или ее помутнение, неприятный исходящий запах. В жидкости содержится высокая концентрация тяжелых металлов, например, свинца, который при попадании в организм животных медленно отравляет его изнутри. Такие среды являются благоприятными местами для роста инфекций, бактерий, кишечных палочек и других патологических гидробионтов. В этих местах резко изменяется уровень кислотности и щелочности, а химическое потребление кислорода уменьшается в несколько раз из-за гибели подводных обитателей.

Чем загрязняются

Виной большей части отравлений считается деятельность человека и развитие промышленности. Вторичная причина — стихийные бедствия: обвалы, тайфуны, извержение вулканов, которые тоже загрязняют воду.

Предприятия промышленности ежегодно выливают в реки до 10 т нефти, 5 т ртути, выделяются диоксины, фураны, мышьяк, хлор, медь, цинк, хром, кадмий, которые выбрасываются в реки в количестве 50 000 тонн. Открытия новых пестицидов и более широкое их распространение также загрязняет воды, они накапливаются в организмах.

загрязнение рек

Бытовые отходы людей в год составляют 100 000 тонн, а количество пластмассы и полиэтилена доходит до 2 миллионов тонн. Через реки мусор попадает в океаны и образует мусорные пятна на картах размером свыше 1,5 млн кв. километров. Их насчитывается 5 штук: в Тихом, Атлантическом и Индийском океанах.

Другие причины загрязнений:

аварии и катастрофы на предприятиях промышленности;
наводнения и выход вод из берегов;
естественные органические отходы в виде животных, растений;
природные бедствия как лавины, оползни, сели;
кислотные дожди;
перекрытие течений рек природными факторами.

Воды, пострадавшие от природных катаклизмов и факторов, в скором времени восстанавливаются. А с загрязнениями химическими и бытовыми отходами природа не всегда способна справиться самостоятельно либо на это потребуется десятки лет.

Чем опасны

Загрязнения оказывают прямое воздействие и приводят к гибели растений, животных. В других случаях тяжелые металлы и другие соединения постепенно накапливаются в организме, они способны изменить структуру ДНК и вызвать проблемы в развитии. У отравленных вод высокая канцерогенность, раковые опухоли разрушают организм рыб или попадают в пищу человека.

У животных нарушается обмен энергии и веществ в организме, замедляется реакция. Воздействие на нервную систему приводит к психологическим и физическим болезням. Поведение становится неуправляемым, животные ранят, убивают себя либо нападают на более крупных противников. Самый известные пример нарушения нервной системы отходами — массовый выброс китов на берег, вследствие заражения нефтью.

киты на берегу

У животных также нарушается функция размножения. При отравлении мусором детеныши рождаются мертвыми либо слабыми и быстро погибают. От отходов нарушается репродуктивная функция некоторых видов ракообразных. Они из-за ухудшающейся среды меняют пол на женский, что останавливает размножение и ставит вид в опасность вымирания.

Болезни человека

Отравление среды влияет и на самих людей, ухудшая здоровье. Через грязную воду разносятся бактерии и вирусы, вызывающие в прошлом эпидемии заболеваний и убивающие миллионы людей. Хоть сейчас люди следят за здоровьем, но многие болезни также поражают людей через воды рек:

Психические расстройства из-за накопления тяжелых металлов.
Репродуктивные заболевания, приводящие к бесплодию или рождению больных и нежизнеспособных детей.
Все виды тифа (сыпной, брюшной, возвратный). Характеризуется нарушениями психики и отравлением токсинами.
Лямблиоз — кишечное заболевание, вызываемое лямблиями.
Энтеровирусный возбудитель — микроорганизмы пикорнавируса.
Онкология.

Несоблюдения правил очищения воды в реках способно привести к вспышкам новых эпидемий и развитию других заболеваний: гастрит, амебиаз, холера, эндокринные проблемы, ожоги, слепота.

Самые грязные реки мира

Водные пространства чаще всего отравлены мусором в развивающихся странах, например, в Индии, Индонезии, Бангладеш. Но и крупные страны, как США, также не заботятся о сохранении чистоты природных пространств.

Самые грязные реки на Земле:

Цитарум длиной 300 км, расположенная в Индонезии. В ней самые крупные загрязнения воды во всем мире, она считается наиболее отравленной рекой. Поверхность полностью покрыта пластмассовыми бутылками, бытовыми отходами, мусором и мертвой рыбой. В воде отсутствует любая живность. Но даже с отходами акватория снабжает население прибрежных городов и столицу Джакарту водой для сельских и бытовых услуг.
Желтая река, самая протяженная в Китае длиной 5 464 км, на берегах которой впервые сформировалась цивилизация страны. Название получено из-за размывания водой почвенных слоев, из-за них цвет жидкости поменялся на желто-бурый. Но теперь она имеет такой цвет не только из-за земли, а еще как следствие массового выброса отходов ближайших промышленных предприятий. На поверхности встречаются широкие пятна нефтяной продукции.
Ганг длиной 2 525 км, Индия. Его вода считается священной в стране и высоко почитается. Но это не мешает ему быть одним из самых грязных акваторий. Жители-индусы используют воду для проведения обрядов, для питья, для целебного купания и даже спускают своих почивших родственников в последнее путешествие.
Миссисипи в Соединенных Штатах длиной 3 770 км. Акватория питает окружающие плодородные земли, глобально использовавшиеся для сельскохозяйственных нужд. Все образующиеся отходы сливаются в водяные потоки. Ежегодно в реку попадает более миллиона тонн азота.
Королевская река длиной 1 485 км в Австралии. В 1995 году в стране начали открываться горнодобывающие организации, которые сливали отходы производства, в основном сульфиды, в реку.
Буриганга длиной 18 км в Бангладеше. Самая отравленная в стране, мусор в реке достигает количества в 1,5 млн тонн ежедневно. Жизни в воде нет. В Бангладеше введен запрет на дальнейший выброс отходов в реку, но это не улучшает состояние воды.
Маридао длиной 4 350 км в Филиппинах. В стране эта река входит в список 50 мертвых рек. В воду попадают отходы промышленных предприятий, расположенных по берегам. Местные жители тоже используют акваторию как место сброса бытового мусора.

Этот список неполный и назвать грязными можно реки еще десятка стран.

Дальнейшее отравление рек приведет к уменьшению запасов пресной воды, снижению качества и срока жизни людей, заболеванию животных. Людям нужно начать очищать природу, чтобы это не закончилось экологической катастрофой.

Загрязнение водоёмов как экологическая проблема

С древних времен люди стремились селиться по берегам рек, чтобы всегда иметь доступ к водным ресурсам. Они использовали сырье для самостоятельного питания, кормления скота, орошения овощных и зерновых культур, а также ловили рыбу и переправляли грузы по водным путям. Со временем вода не потеряла своей значимости; она надежно закрепилась в списке необходимых человеческих потребностей, но, несмотря на это, люди не научились самому главному – ценить то, что имеют.

Многочисленные достижения прогресса во многом улучшили и упростили жизнь людей, нанеся при этом непоправимый ущерб природе. Помимо антропогенного фактора на состав гидросферы оказали влияния климатические условия, повлекшие за собой опасные осадки и стоки. Загрязнение пресных вод, пригодных для поддержания жизнедеятельности – это актуальная экологическая проблема современности.

Источники загрязнения воды

Основные причины загрязнения воды

Причины, оказывающие негативное воздействие на воды, условно можно поделить на 2 категории. Первая представляет собой загрязнения воды, вызванные природным путем, а вторая – деятельностью человека. Каждый из этих факторов одинаково отрицательно сказывается не только на водоемах, но и на их обитателях. Важно уметь устанавливать истинную причину, вызвавшую экологическую проблему, и устранять ее.

Естественные источники загрязнения водоемов

Дожди являются природными источниками, способными к загрязнению рек. На фермерских угодьях, в полях и на огородах люди часто используют различные удобрения. Добавки остаются в верхнем слое почвы, который размывается осадками и стекает в ближайшие водоемы. Удобрения ускоряют процессы роста травы, которая разрастаясь, приводит водный бассейн к негодности в дальнейшем использовании.

Кроме того, вулканическая деятельность способна стать источником загрязнения водоемов. Во время извержения в атмосферу попадают сера и газы, способствующие образованию серной и азотной кислот. Осадки в виде кислотных дождей оседают на земную поверхность, нанося урон всему живому.

Загрязнение водоемов человеком

Антропогенная деятельность часто вредит окружающей среде, и загрязнения водоемов – не исключение. Создавая новые способы улучшения своей жизни, люди приносят в жертву привычную и благоприятную жизнь других обитателей Земли – растений и животных.

В данной таблице показано, как причины, вызванные человеком, способны повлиять на жизнь в реках и озерах.

Причина	Изменения	Последствия
Утечка нефти и химикатов	Повышение температуры воды, затруднение проникновения солнечных лучей	Животные перегреваются, отравляются токсичными веществами и погибают
Твердые отходы	Уменьшение прозрачности воды, отсутствие необходимого кислорода	Живые организмы теряют способность к фотосинтезу, что приводит к гибели
Сточные воды	Состав воды меняется, дополняясь опасными химическими веществами и металлам; отсутствие кислорода	Отравление водных обитателей и уничтожение целых экосистем
Свалки	Наличие различного мусора, часть из которого может содержать опасные вещества	Мусор разлагается, попадает в подземные воды, а также стекает в водоемы после осадков
Слив теплой воды	Изменение общей температуры в водном бассейне	Ускорение процессов роста водорослей
Удобрения	Изменение состава почвы	Пестициды и другие вредные примеси попадают в реки и озера, уничтожая живые организмы.

Пути решения проблемы загрязнения воды

В настоящее время большое количество бассейнов с пресной водой находится в критическом состоянии. Если не начать бороться с проблемой, то вероятнее всего, человечество в скором времени исчерпает все запасы воды. Во всех странах мира разрабатываются методы, которые смогли бы положительно повлиять на ситуацию, но все еще совершенного способа очистки рек от загрязнений не найдено.

Очистка промышленных и бытовых сточных вод

Сточные воды, которые сливаются предприятиями разных отраслей в реки и озера, проходят несколько этапов очистки.

Механический метод позволяет устанавливать на трубы решетки, которые не выпускают наружу тяжелые компоненты.
Химические меры направлены на создание реагентов, способных вступать в реакцию с токсичными веществами и нейтрализовать их. Полученная вода становится чистой, но из-за повышенной жесткости не рекомендуется к употреблению.
Третичная разновидность подразумевает многоступенчатую очистку вод с использованием специальных порошков. Вследствие этого патогенные бактерии погибают, кислоты разлагаются, и загрязнения воды сводятся к минимуму.

Охрана водных ресурсов

В борьбе с вредными веществами, поступающими в воду, человечество должно предпринять важнейшую меру, которая позволит надежно защитить гидросферу от примесей, металлов и биологических отходов. Охрана водных бассейнов посодействует сохранению имеющихся запасов пресной воды и разнообразию живых организмов, обитающих в ней.

Люди стремятся придумать и произвести ряд мероприятий, которые позволят вернуть водный баланс в нормальное состояние.

Охрана воды – это дело не только всего человечества, но и каждого индивида. Если человек начнет ценить и экономить водные ресурсы, то ситуация заметно изменится в лучшую сторону.

Практика борьбы с загрязнениями воды в мире

Водные ресурсы распространены по земной поверхности неравномерно. В каких-то регионах гидросеть значительно гуще, чем в других, но это не влияет на факт того, что степень загрязнения воды отходами практически везде. Реки азиатской части Евразии содержат большое количество вредных бактерий и тяжелых металлов. Половина от всего числа рек Америки уже непригодна к использованию людьми.

Во всем мире предпринимаются меры по очистке и сохранению пресных вод. Ученые стараются найти наилучший способ, позволяющий извлечь из воды нефть и радиацию, которые остались после крупных утечек и крушений.

Решение вопроса на законодательном уровне

Поиски решения экологической проблемы ведутся на каждом континенте. Страны должны рационально распределить все водные ресурсы и разработать законы, позволяющие обеспечить надежность сохранения пресных вод.

Правительство России приняло закон, который запрещает строительство и эксплуатацию предприятий, способных нанести вред водным бассейнам. Любой объект должен сначала предоставить доказательства того, что на их территории есть специальные фильтры для очистки.

Последствия загрязнения воды

Самые страшные последствия загрязнений – это нехватка пресной чистой воды и уничтожение всех живых организмов. Сейчас насчитывается около 35 миллионов кубических метров воды, пригодной к употреблению. Несмотря на внушающие объемы более 1,2 миллиардов человек живут в условиях недостатка. Под угрозу ставится не только один конкретный регион или государство, а жизнь всей планеты в целом.

Вред для здоровья

Вода – одна из необходимых потребностей человеческого организма. Каждому человеку рекомендуется употреблять от 1,5 л пресной чистой воды в сутки. Но если эта жидкость будет обогащена вредными примесями и токсичными веществами, то она будет крайне вредна. Употребление такой воды понесет за собой нарушение работы сердца, сосудов, почек, печени и других жизненно важных органов.

Эпидемии

Загрязнения воды содействуют размножению патогенных организмов, которые способны нанести вред людям, животным и растениям. При больничных стоках в водные бассейны попадают еще и антибиотики, которые делают инфекции более устойчивыми к лекарственным препаратам. Поэтому загрязненная гидросфера может стать источником опасной эпидемии.

Мусор в океане

Мусорные острова

Скопления бытовых отходов, состоящие из пластика, рыбных снастей и других отработанных продуктов, формируют целые мусорные острова в океане. Одним их самых крупных пятен является пример из Тихого океана. Там мусор занимает поверхность воды, равную по площади территории США.

Кислотные дожди

Загрязнение природных вод напрямую связано с кислотными дождями. Образование вредных осадков обусловлено попаданием в атмосферу газов. Они появляются в результате работы металлургических, нефтеперерабатывающих и машиностроительных заводов и фабрик. Оксиды серы и азота вступают в реакцию с кислородом и водой, образуя при этом серную и азотную кислоты. Дожди из кислоты оседают на землю, попадая в реки. От этого кислотность воды повышается, и биота уже не может спокойно существовать в новых условиях.

Может заинтересовать: Кислотные дожди – вред, состав, пути решения

Вымирание животных

Загрязнение воды приводит к вымиранию животных и уничтожению целых экосистем. Например, период жизни больших черепах за последнее время значительно сократился. Эти животные регулярно травятся пластиком и попадают в рыболовные сети.

Ученые всех стран стремятся найти наилучшее решение такой экологической проблемы, как загрязнение водоемов. Людям нужно научиться экономить водные ресурсы, чтобы обеспечить себя питанием и сохранить природное разнообразие на долгие годы.