Организация охраны и рационального использования водных ресурсов

1.3. Загрязнение Мирового океана.

     Загрязнение Мирового океана связано, главным образом, с поступлением огромного количества антропогенных вредных веществ на его акваторию (нефтяные углеводороды, биогенные компоненты, пестициды, тяжелые металлы, радионуклиды и др.). Постоянно увеличивающаяся нагрузка на Мировой океан ведет к постепенной деградации морских экосистем с неблагоприятными экологическими последствиями.

     Источники загрязнения подземных вод, к сожалению, весьма разнообразны и многочисленны особенно применительно к антропогенным причинам их образования. В частности, это фильтрат от свалок, стоки с промышленных площадок, транспорт, коммунальные стоки, сельское хозяйство, энергетические предприятия, в том числе и атомные электростанции⁴.  

2. Защита водных ресурсов

2.1. Поверхностная гидросфера

     Поверхностные воды охраняют от засорения, загрязнения и истощения. Для предупреждения засорения принимают меры, исключающие попадание в поверхностные водоемы и реки строительного мусора, твердых отходов, остатков лесосплава и других предметов, негативно влияющих на качество вод, условия обитания рыб и др. Истощение поверхностных вод предотвращают путем строгого контроля за минимально допустимым стоком вод.

     Важнейшая и наиболее сложная проблема — защита поверхностных вод от загрязнения. С этой целью предусматриваются следующие экозащитные мероприятия⁵:

— развитие безотходных и безводных технологий; внедрение систем оборотного водоснабжения;

— очистка  сточных вод (промышленных, коммунально-бытовых и др.);

— закачка  сточных вод в глубокие водоносные горизонты;

— очистка  и обеззараживание поверхностных вод, используемых для водоснабжения и других целей.

     Главный загрязнитель поверхностных вод — сточные воды, поэтому разработка и внедрение эффективных методов очистки сточных вод представляется весьма актуальной и экологически важной задачей. Наиболее действенным способом защиты поверхностных вод от загрязнения их сточными водам, является разработка и внедрение безводной и безотходной технологии производства, начальным этапом которой является создание оборотного водоснабжения.

     При организации системы оборотного водоснабжения в нее включают ряд очистных сооружений и установок, что позволяет создать замкнутый цикл использования производственных и бытовых сточных вод. При таком способе водоподготовки сточные воды все время находятся в обороте и попадание их в поверхностные водоемы полностью исключено.

     Ввиду огромного многообразия состава  сточных вод существуют различные способы их очистки: механический, физико-химический, химический, биологический и др. В зависимости от степени вредности и характера загрязнений очистка сточных вод может производиться каким-либо одним способом или комплексом методов (комбинированный способ). В процессе очистки предусматривают обработку осадка (или избыточной биомассы) и обеззараживание сточных вод перед сбросом их в водоем.

     При механической очистке из производственных сточных вод путем процеживания, отстаивания и фильтрования удаляются до 90% нерастворимых механических примесей различной степени дисперсности (песок, глинистые частицы, окалину и др.), а из бытовых сточных вод — до 60%. Для этих целей применяют решетки, песколовки, песчаные фильтры, отстойники различных типов. Вещества, плавающие на поверхности сточных вод (нефть, смолы, масла, жиры, полимеры и др.), задерживают нефте- и маслоловушками и другого вида уловителями либо выжигают⁶.

     Химические  и физико-химические методы очистки наиболее эффективны для очистки производственных сточных вод. К основным химическим способам относят нейтрализацию и окисление. В первом случае для нейтрализации кислот и щелочей в сточные воды вводят специальные реагенты (известь, кальцинированную соду, аммиак), во втором — различные окислители. С их помощью сточные воды освобождаются от токсичных и других компонентов.

     Для очистки коммунально-бытовых промстоков целлюлозно-бумажных, нефтеперерабатывающих, пищевых предприятий широко используют биологический (биохимический) метод. Метод основан на способности искусственно вселяемых микроорганизмов использовать для своего развития органические и некоторые неорганические соединения, содержащиеся в сточных водах (сероводород, аммиак, нитриты, сульфиды и т. д.). Очистку ведут с помощью естественных (поля орошения, поля фильтрации, биологические пруды и др.) и искусственных методов (аэротенки, метатенки, биофильтры, циркуляционные окислительные каналы).

     После осветления сточных вод образуется осадок, который сбраживают в железобетонных резервуарах (метантенках), а затем удаляют на иловые площадки для подсушивании.

     Осветленная часть сточных вод очищается  в аэротенках — специальных закрытых резервуарах, по которым медленно пропускают стоки, обогащенные кислородом и смешанные с активным илом.

     После вторичного отстаивания сточные  воды обеззараживают (дезинфицируют) с  помощью соединений хлора или  других сильных окислителей. При этом способе (хлорировании) уничтожаются патогенные бактерии, вирусы, болезнетворные микроорганизмы. В системах очистки сточных вод биологический (биохимический) метод является завершающим и после его применения сточные воды можно использовать в оборотном водоснабжении либо сбрасывать в поверхностные водоемы⁷.

     В последние годы активно разрабатываются  новые эффективные методы, способствующие экологизации процессов очистки сточных вод⁸:

— электрохимические  методы, основанные на процессах анодного окисления и катодного восстановления, электрокоагуляции и электрофлотации;

— мембранные процессы очистки (ультрафильтры, электродиализ и др.);

— магнитная  обработка, позволяющая улучшить флотацию взвешенных частиц;

— радиационная очистка воды, позволяющая в кратчайшие сроки подвергнуть загрязняющие вещества окислению, коагуляции и разложению;

— озонирование, при котором в сточных водах не образуется веществ, отрицательно воздействующих на естественные биохимические процессы;

— внедрение  новых селективных типов сорбентов для избирательного выделения полезных компонентов из сточных вод с целью вторичного использования и др.

     Известно, что значительную роль в заражении водных объектов играют пестициды и удобрения, смываемые поверхностным стоком с сельскохозяйственных угодий. Для предотвращения попадания загрязняющих стоков в водоемы необходим комплекс мероприятий, включающих: 1) соблюдение норм и сроков внесения удобрений и ядохимикатов; 2) очаговую и ленточную обработку пестицидами вместо сплошной; 3) внесение удобрений в виде гранул и по возможности вместе с поливной водой; 4) замену ядохимикатов биологическими способами защиты растений, и т. д.

     Очень сложна утилизация животноводческих стоков, губительно действующих на водные экосистемы. В настоящее время наиболее экономичной признана технология, при которой вредные стоки разделяют с помощью центрифугирования на твердую и жидкую фракции. При этом твердая часть превращается в компост и ее вывозят на поля. Жидкая часть (навозная жижа) концентрацией до 18% проходит через реактор и превращается в гумус. При разложении органики выделяются метан, двуокись углерода и сероводород⁹.

     Одним из перспективных способов уменьшения загрязнения поверхностных вод является закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты через систему поглощающих скважин (подземное захоронение). При этом способе отпадает необходимость в дорогостоящей очистке и обезвреживании сточных вод и в сооружении очистных сооружений.

     Однако, по мнению многих ведущих специалистов, данный, метод целесообразен для  изоляции лишь небольших количеств  высокотоксичных сточных вод, не поддающихся очистке существующими  технологиями.¹⁰

Рис. Схема «захоронения» промышленных сточных вод в глубокие водоносные: 1 — накопительная емкость; 2 — нагнетательная скважина; 3 — наблюдательные скважины; 4 — зона активного водообмена (пресные воды); 5 — зона замедленного водообмена (солоноватые воды); 6 — зона застойного режима (соленые воды); 7 — закачанные промышленные стоки

     Эти опасения связаны с тем, что очень трудно оценить возможные экологические последствия усиленного заводнения даже хорошо изолированных глубокозалегающих горизонтов подземных вод. К тому же технически очень сложно полностью исключить возможность проникновения удаляемых высокотоксичных промстоков на поверхность земли или в другие водоносные горизонты через затрубные пространства скважин.

     Среди водоохранных проблем одной из важнейших является разработка и внедрение эффективных методов обеззараживания и очистки поверхностных вод, используемых для питьевого водоснабжения. Недостаточно очищенные питьевые воды опасны как с экологической, так и с социальной точек зрения.

     Начиная с 1896 г. и до настоящего времени метод обеззараживания воды хлором является в нашей стране наиболее распространенным способом борьбы с бактериальным загрязнением. Однако оказалось, что хлорирование воды несет в себе серьезную опасность для здоровья людей. Исключить этот опасный для здоровья людей эффект и добиться снижения содержания канцерогенных веществ в питьевой воде возможно путем замены первичного хлорирования на озонирование или обработку ультрафиолетовыми лучами, а также и применение безреагентных методов предочистки на биологических реакторах¹¹.

     Современная технология очистки питьевой воды от других экологически опасных веществ — нефтепродуктов, СПАВ, пестицидов, хлорорганических и других соединений основывается на использовании сорбционных процессов с применением активированных углей или их аналогов — графитминеральных сорбентов.

     Все большее значение в охране поверхностных  вод от загрязнения и засорения  приобретают агролесомелиорация и гидротехнические мероприятия. С их помощью можно предотвращать заиление и зарастание озер, водохранилищ и малых рек, а также образование эрозии, оползней, обрушение берегов и т. д. Выполнение комплекса этих работ позволит уменьшить загрязненный поверхностный сток и будет способствовать чистоте водоемов.

     Важную  защитную функцию на любом водном объекте выполняют водоохранные зоны. Назначение водоохраной зоны — предотвратить загрязнение, засорение и истощение водного объекта. В пределах водоохранных зон запрещается распашка земель, выпас скота, применение ядохимикатов и удобрений, производство строительных работ и др.

     Поверхностная гидросфера органично связана с атмосферой, подземной гидросферой, литосферой и с другими компонентами окружающей природной среды. Учитывая неразрывную взаимосвязь всех ее экосистем, невозможно обеспечить чистоту поверхностных водоемов и водотоков без защиты от загрязнения атмосферы, почв, подземных вод и др.

     Для защиты поверхностных вод от загрязнения в ряде случаев необходимо идти на радикальные меры: закрытие или перепрофилирование загрязняющих производств, полный перевод сточных вод на замкнутый цикл водопотребления и т. д. 

2.2. Подземная гидросфера         

     Основные  мероприятия по защите подземных вод, проводимые в настоящее время, заключаются в предотвращении истощения запасов подземных вод и защите их от загрязнения. Как и для поверхностных вод, эта большая и сложная проблема может быть успешно решена лишь в неразрывной связи с охраной всей окружающей природной среды.

     Для борьбы с истощением запасов пресных  подземных вод, пригодных для целей питьевого водоснабжения, предусматривают различные меры, в том числе: регулирование режима водоотбора подземных вод; более рациональное размещение водозаборов по площади; определение величины эксплуатационных запасов как предела их рационального использования; введение кранового режима эксплуатации самоизливающихся артезианских скважин.

     В последние годы для предупреждения истощения подземных вод все  чаще применяют искусственное пополнение их запасов путем перевода поверхностного стока в подземный. Пополнение осуществляется путем инфильтрации (просачивания) воды из поверхностных источников (реки, озера, водохранилища) в водоносные пласты. Подземные воды получают при этом дополнительное питание, что позволяет увеличивать производительность водозаборов без истощения естественных запасов¹².

     Меры  борьбы с загрязнением подземных вод подразделяют на: 1) профилактические и 2) специальные, задача которых — локализовать или ликвидировать очаг загрязнения.

     Ликвидировать очаг загрязнения, т. е. извлечь из подземных вод и горных пород загрязняющие вещества, весьма сложно, на это могут уйти многие годы. Поэтому профилактические меры являются главными в природоохранных мероприятиях. Предотвратить загрязнение подземных вод можно различными путями. Для этого совершенствуют методы очистки сточных вод, чтобы исключить попадание загрязненных стоков в подземные воды. Внедряют производства с бессточной технологией, тщательно экранируют чаши бассейнов с промышленными стоками, снижают опасные газо-дымовые выбросы на предприятиях, регламентируют использование пестицидов и удобрений на сельскохозяйственных работах и т. д.