какие меры применяются для предотвращения истощения и загрязнения вод
Предотвращению их истощения и загрязнения
Масштабы загрязнения и истощения водных ресурсов в настоящее время приняли угрожающий характер. Остро встала проблема нехватки пресной воды в густонаселенных районах, крупных промышленных центрах, в местах орошаемого земледелия. Отсутствие чистой питьевой воды, загрязнение водоемов являются причиной многих заболеваний человека, губительно сказываются на животном и растительном мире Земли. Во многих местах загрязнение пресных вод переходит из разряда локального в региональный.
Рациональное использование и охрана водных ресурсов как составная часть охраны окружающей природной среды представляет собой комплекс мер (технологических, биотехнических, экономических, административных, правовых, международных, просветительских и т. д.), направленных на рациональное использование ресурсов, их сохранение, предупреждение истощения, восстановление природных взаимосвязей, равновесия между деятельностью человека и средой. Важными принципами рационального использования водных ресурсов являются:
— профилактика — предотвращение негативных последствий возможного истощения и загрязнения вод;
— комплексность водоохранных мер — конкретные водоохранные меры должны быть составной частью общей природоохранной про граммы;
— повсеместность и территориальная дифференцированность охранных мер;
— ориентированность на специфические условия, источники и причины загрязнения;
—научная обоснованность и наличие действенного контроля за эффективностью водоохранных мероприятий.
Рациональное использование поверхностных вод. К поверхностным водам должны применяться в самой жесткой форме все меры рационального их использования. Поверхностные воды являются основным источником питьевых вод, связующим звеном с подземными водами, в них сосредоточены запасы рыбных ресурсов и т. д. Среди мер по регулированию качества и ресурсов поверхностных вод и их рациональному использованию должны доминировать профилактические меры, предотвращающие попадание загрязняющих веществ в водоемы и реки. Это переход на безотходные технологии в промышленности и сельском хозяйстве, жестокая очистка сточных вод.
Проблема охраны вод Мирового океана является глобальной, она касается всей планеты. Для их рационального использования и охраны необходимы совместные усилия всех государств мирового сообщества ООН и ее подразделений. В значительной степени такие меры могут иметь успех при участии государств в международных природоохранных программах, которые предусмотрены международными соглашениями, разработаны и с соответствующими конвенциями.
Рациональное использование подземных вод. Подземные воды являются наиболее ценным, а в некоторых районах и единственным, источником питьевого водоснабжения. Благодаря естественной защищенности от поверхностного загрязнения они имеют стратегическое значение для крупных городов и промышленных центров как источник чистой питьевой воды при экологических катастрофах. Поэтому очень важно обеспечить их рациональное использование и охрану от истощения и загрязнения.
Мероприятия по рациональному использованию и охране подземных вод от истощения и загрязнения подразделяются на профилактические и специальные, общие и конкретные. К профилактическим мероприятиям относятся следующие:
Одним из наиболее важных профилактических мероприятий по рациональному использованию и охране подземных вод является создание зон санитарной охраны. Создание таких зон регламентируется Положением о порядке проектирования и эксплуатации зон санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов хозяйственно-питьевого назначения. Водоохранные зоны состоят из трех поясов, в которых осуществляются специальные мероприятия, исключающие возможность загрязнения подземных вод. Первый пояс водоохранных зон — пояс строгого режима. Он включает территорию водозаборных, водопроводных и водоподводящих сооружений. Границы пояса устанавливаются в виде заграждения на расстоянии не менее 30—50 м от сооружений в зависимости от степени природной защищенности водоносного горизонта. Для береговых (инфильтрационных) водозаборных сооружений в границы первого пояса включается вся территория между рекой и водозаборными сооружениями, но не более 150 м. Здесь запрещаются все виды строительства, не имеющие отношения к эксплуатации водозаборного сооружения, и осуществляются планировка и отвод поверхностного стока, строгий контроль состояния воды и охрана территории. Второй и третий пояса водоохранных зон — пояса ограничений. Они предназначены для защиты подземных вод от микробного (второй) и химического (третий пояс) загрязнений. Площади зон определяются из расчета времени, в течение которого патогенные организмы погибают, а химические загрязнители полностью адсорбируются и нейтрализуются. Во втором и третьем поясах запрещены новое строительство, складирование отходов, размещение предприятий промышленности и сельского хозяйства. Постоянно осуществляется контроль за благоустройством и санитарным состоянием территории.
Специальные мероприятия по рациональному использованию и охране подземных вод от загрязнения направлены на изоляцию источников и очагов загрязнения, перехват загрязненных вод. При истощении вод применяют меры искусственного пополнения и увеличения питания подземных вод. Необходимы: утилизация шахтных и дренажных вод, которые в ряде случаев сбрасываются без применения, уменьшение использования пресных вод на технические нужды, бережное расходование воды, уменьшение потерь при ее транспортировке и распределении.
Таким образом, и охрана поверхностных вод, и рациональное использование и охрана подземных вод включают практически одинаковые общие (строгое соблюдение законодательных актов, уменьшение промышленных отходов, создание безотходных производств) и конкретные меры (многократное использование вод, строительство очистных сооружений, соблюдение правил при разведке под земных вод, строительстве и эксплуатации водозаборов). Важным элементом рационального использования и охраны водных ресурсов планеты является их мониторинг.
Истощение водных ресурсов
Водные ресурсы планеты являются возобновляемыми, и почему-то человечество считает, что этот источник неисчерпаем. Но это не так. Истощение данных ресурсов заключается в уменьшении запасов воды и в некоторых местах Земли проявляется наиболее остро. Вода для питьевых и технических целей становится всё более недоступной некоторым странам или их регионам.
Виной тому, в большинстве случаев, деятельность человека.
Причины
Возникновение истощения водных ресурсов обусловлено рядом факторов:
Условно причины истощения водных ресурсов можно разделить на естественные и антропогенные.
Первые не оказывают глобального воздействия на запасы и качество вод, так как имеют эпизодический, локальный характер. К ним относятся извержения вулканов, землетрясения, наводнения и другие природные катаклизмы.
Антропогенные факторы следует рассмотреть более детально. К ним относятся:
Последнее имеет отношение не только к истощению водных ресурсов, но также сильно загрязняет воды мирового океана.
Загрязнение мирового океана
С каждым годом в мире увеличивается степень загрязненности морей. Ее источниками являются в основном:
Бытовые и промышленные стоки в огромных количествах сбрасывают в водоемы порой даже в неочищенном виде. Происходит это регулярно и повсеместно.
Наиболее опасными являются нефтяные загрязнения, попадающие в воду путем промывки емкостей для транспортировки и хранения нефти. Также в случае аварии на нефтяных скважинах, танкерах, нефтепроводах утечка нефти оказывает губительное воздействие на всех морских обитателей в зоне поражения.
Радиоактивное заражение может возникнуть вследствие ядерных испытаний или аварий на подлодках и судах, ход которых обеспечивается работой атомных реакторов. К сожалению, такой вид загрязнения морей и океанов характеризуется аккумулированием радиоактивных веществ в тканях живых организмов по пищевым цепочкам.
Последствия истощения водных ресурсов
Поверхностные и подземные воды истощаются во многом из-за хозяйственной деятельности человека, который зачастую берет необоснованно больше, чем можно взять без негативных последствий.
В местах активного водозабора и водоотлива грунтовых вод наблюдается нарушение устоявшейся их взаимосвязи с поверхностными водами. Это приводит к:
Истощение поверхностных вод, связанное с их нерациональным и интенсивным использованием, ведет к:
В конце концов все перечисленные последствия негативно отражаются не только на окружающей среде, но и на самом человеке. Отсутствие водных источников надлежащего качества скажется на его здоровье и может вынудить переселиться из неблагоприятной для жизни местности.
Пути решения
Решать проблему истощения водных ресурсов необходимо сообща. Люди, города, страны должны помнить о важности сохранения этих ресурсов уже сегодня, иначе завтра дефицит воды коснется каждого.
Чтобы решить означенную проблему, необходимо двигаться двумя параллельными путями: разумно использовать водные запасы и строго их охранять.
Рациональное потребление водных ресурсов включают в себя:
Водоохранные меры должны руководствоваться следующими принципами:
Самыми действенными мерами по борьбе с истощением водных ресурсов являются меры профилактики. Для поверхностных вод таковыми будут внедрение безотходных технологий производств, а также качественная очистка сбрасываемых вод.
В отношении подземных вод необходимо:
Истощение водных ресурсов — проблема глобальная. Она в той или иной мере касается каждого государства. Поэтому разработка, внедрение и соблюдение законодательных мер в вопросах охраны окружающей среды являются приоритетными.
Каждый житель планеты должен понимать опасность бездумного использования такого ценного ресурса как вода, а значит начинать беречь и защищать ее нужно на собственном примере.
Основные меры борьбы с загрязнением водоемов. Методы очистки воды
Еще в 1980-х гг. ВОЗ обнародовала сведения, согласно которым в результате употребления загрязненной воды в мире ежесуточно умирает 25 тыс. человек.
Содержание естественных (природных) частиц в поверхностных водах неодинаково. Минимальное содержание солей характерно для наших северных рек, а для южных, питаемых подземными водами, — максимальное, до 1,5 г/л. По виду исходных (природных) солей, превалирующих в воде, реки подразделяют на гидрокарбонатные (Волга, Днепр), сульфатные (Дон, Северский Донец), хлоридные и т. п. Но все же состояние рек определяется в первую очередь антропогенным фактором.
Загрязнение рек промышленными и бытовыми стоками по массе стоит на втором месте, но по вредности зачастую является определяющим. Так, сбросы предприятий электронной и радиопромышленности, использующих хлорорганические растворители и отходы целлюлозно-бумажных комбинатов даже при сравнительно небольшой величине стоков убивают диоксинами все живое в ближайших водоемах.
Особенно следует выделить нефтяное загрязнение водоемов: во-первых, продукты разложения нефти чрезвычайно токсичны, а во-вторых, нефтяная пленка, изолирующая воду от воздуха, приводит к гибели живых организмов в воде.
В последнее время в воде все чаще встречаются вредные элементы (свинец, олово, цинк, медь, ртуть, радиоактивные изотопы), вода имеет кислую среду, в которой не могут жить рыбы.
Основные меры борьбы с загрязнением водоемов включают:
Очистка воды предназначена для доведения всех параметров, характеризующих ее качество, до нормативных показателей. Между очисткой воды для питьевых нужд, очисткой в технологических целях (как из поверхностных водоемов, так и подземных вод) и очисткой сточных вод имеются сущетвенные отличия, причем даже для промышленных стоков, сбрасываемых в водоемы или на грунт и сливаемых в систему канализации, нормативы и требования к очистке различные и постоянно ужесточаются.
Методы очистки воды можно подразделить на механические, физико-химические и биологические.
Механическая очистка применяется для отделения твердых и взвешенных веществ. Наиболее типичны в методы процеживания, отстаивания, инерционного разделения, фильтрования и нефтеулавливания (как разновидность отстаивания). Все они используются для обработки сточных вод. Для водоподготовки из этой группы наиболее широко применяются методы отстаивания и фильтрования.
Процеживание — первичная стадия очистки сточных вод, когда вода пропускается через специальные металлические решетки с шагом 5…25 мм, установленные наклонно. Они периодически очищаются от осадка с помощью специальных поворотных приспособлений.
Отстаивание — процесс механической очистки, который происходит в специальных емкостях — так называемых отстойниках. По направлению движения воды они бывают горизонтальными, вертикальными, радиальными и комбинированными. Общими принципами для них являются выход очищенной воды в верхней части отстойника и гравитационное осаждение частиц, которые собираются внизу. Разновидностью отстойников являются песколовки, применяющиеся для выделения частиц песка в стоках литейных цехов, и окалины, использующиеся для аналогичных целей в стоках кузнеч-
но-прессовых и прокатных цехов. Как правило, время нахождения воды в песколовках намного меньше, чем в отстойниках, где оно доходит до 1,5 ч (для сточных вод).
Инерционное разделение — процесс очистки, осуществляемый в гидроциклонах, принцип действия которых такой же, как в циклонах для очистки газов. Различают открытые и напорные гидроциклоны, причем первые имеют большую производительность и малые потери напора, но проигрывают в эффективности очистки (особенно от мелких частиц).
Фильтрование — процесс обработки, осуществляемый чаще всего через пористые связанные или несвязанные материалы. Как правило, фильтры очищают воду от тонкодисперсных примесей даже при небольших концентрациях. Фильтроматериалы достаточно разнообразны: кварцевый песок,гравий, антрацит, частички металлов и др. Песчаные фильтры — основные очистители при водоподготовке.
Нефтеулавливание — процесс очистки, проходящий в нефтеловушках, в самом простом исполнении представляющих собой отстойники, в которых выход очищенной воды происходит снизу, а нефтяная пленка собирается сверху.
Физико-химическая очистка обеспечивает отделение как твердых и взвешенных частиц, так и растворенных примесей. Она включает множество разных способов. Дадим краткую характеристику важнейшим из них.
Экстракция — процесс разделения примесей в смеси двух нерастворимых жидкостей (экстрагента и сточной воды). Например, в специальных колонках (пустотелых или заполненных насадками) стоки смешиваются с экстрагентом, отбирающим вредные вещества (так бензолом удаляется фенол).
Нейтрализация — обработка воды щелочами или кислотами, известью, содой, аммиаком и другими веществами с целью обеспечения заданной величины водородного показателя рН. Самый простой способ нейтрализации сточных вод — смешение кислых и щелочных стоков, если они имеются на предприятии.
Окисление — процесс очистки, применяющийся как при водоподготовке, так и при обработке сточных вод для обеззараживания воды и уничтожения токсичных биологических примесей. Наиболее распространенный способ — хлорирование — чреват появлением диоксинов (особенно при вынужденном повышении дозы хлора летом или в период паводка, т. е. при так называемом гиперхлорировании), поэтому необходимо постепенно переходить на другие способы, например на совмещение озонирования и хлорирования.
Озонирование — дорогой метод, имеющий более кратковременное действие, однако перспективный. В настоящее время проводятся эксперименты по комбинации реагентов с ультрафиолетовой обработкой воды. В любом случае вода, применяемая для питья и содержащая характерный запах хлора, перед употреблением должна как минимум отстаиваться и кипятиться.
Сорбция — метод, обеспечивающий эффективную очистку воды от солей тяжелых металлов, непредельных углеводородов, частичек красящих веществ и т. д. Лучшим сорбентом является активированный уголь, а также различные минералы (шунгит, цеолит и др.), специально обработанные опилки, сажа, частички титана и др.
Коагуляция — обработка воды специальными реагентами с целью удаления нежелательных растворенных примесей. Этот метод широко распространен при водоподготовке. Обработка ведется соединениями алюминия или железа, при этом образуются твердые нерастворимые примеси, отделяемые обычными способами. Для сточных вод широко применяется электрокоагуляция, при которой вблизи электродов образуются ионы (результат анодного растворения материала электродов), реагирующие с примесями. Так отделяют тяжелые металлы, цианы и др.
Ионообменные методы — достаточно эффективные способы очистки от многих растворов и даже тяжелых металлов. Очистка производится синтетической ионообменной смолой и, если ей предшествует механическая очистка, позволяет получить выделенные из воды металлы в виде сравнительно чистых концентрированных солей.
Биологическая очистка возможна как в естественных условиях, так и в искусственных сооружениях. В обоих случаях органические примеси обрабатываются редуцентами (бактериями, простейшими, водорослями и т. п.) и превращаются в минеральные вещества.
В естественных условиях очистка производится на полях фильтрации или орошения (через почву) или в биологических прудах-отстойниках, в которых концентрация загрязнителей снижается до требуемых норм за счет процессов самоочищения, осуществляемых микроорганизмами, водорослями, беспозвоночными, при этом пруды могут быть с поддувом воздуха ( искусственной аэрацией ).
Большой интерес для очистки воды представляют высшие водные растения (ВВР) — тростник, камыш, ряска и др. Способность к накоплению, утилизации и трансформации многих загрязняющих веществ делает их незаменимыми в общем процессе самоочищения водоемов. В последнее время на
территории РФ получило широкое применение тропическое цветковое растение — эйхорния (водный гиацинт). Эйхорния может применяться там, где в течение не менее двух месяцев температура стоков не опускается ниже 16 °С. Она способна поглощать все лишнее, что загрязняет воду: нефтепродукты, фенолы, сульфаты, фосфаты, хлориды, нитраты, синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ), щелочи, тяжелые металлы.
В качестве искусственных сооружений могут применяться аэротенки, окситенки (с подачей кислорода), метатенки (без доступа воздуха) и биофильтры. В тенках (с подачей воздуха) сточные воды обрабатываются микроорганизмами. Но для нормального функционирования последних необходимы
определенные условия по температуре, рН и отсутствию многих солей. Поэтому тенки чаще всего применяются в тех очистных канализационных системах, куда не поступают промстоки. На промышленных очистных сооружениях, как правило, применяются биофильтры, в которых активная биологическая среда образуется на специальной загрузке (шлаке, керамзите, гравии и т. п.). Эта биологическая среда (пленка) менее чувствительна к колебаниям параметров среды и сточных вод. Активность биопленки увеличивается при поддуве воздуха, подаваемого обычно противотоком.
Выбор способов очистки и обеззараживания воды зависит от многих параметров и требовани й. Среди важнейших следует отметить следующие:
При всех методах очистки следует обращать внимание на вопрос утилизации осадка, образующегося при обработке воды (особенно токсичных промстоков). Обычно его обезвоживают и захоранивают на специальных полигонах или обрабатывают в биологических сооружениях. Существуют специальные печи для сжигания токсичных отходов с очень высокой полнотой сгорания (за счет создания взвешенного слоя сгорающего вещества, тангенциальной подачи топлива и др.) и четырехступенчатой очисткой газовых выбросов. Ведутся разработки по сжиганию этого осадка в специально оборудованных металлургических печах с получением сравнительно безвредного строительного материала.
Рациональное использование водных ресурсов, меры по предотвращению их истощения и загрязнения
Масштабы загрязнения и истощения водных ресурсов в настоящее время приняли угрожающий характер. Остро встала проблема нехватки пресной воды в густонаселенных районах, крупных промышленных центрах, в местах орошаемого земледелия. Отсутствие чистой питьевой воды, загрязнение водоемов являются причиной многих заболеваний человека, губительно сказываются на животном и растительном мире Земли. Во многих местах загрязнение пресных вод переходит из разряда локального в региональный.
Рациональное использование и охрана водных ресурсов как составная часть охраны окружающей природной среды представляет собой комплекс мер (технологических, биотехнических, экономических, административных, правовых, международных, просветительских и т. д.), направленных на рациональное использование ресурсов, их сохранение, предупреждение истощения, восстановление природных взаимосвязей, равновесия между деятельностью человека и средой. Важными принципами рационального использования водных ресурсов являются:
— повсеместность и территориальная дифференцированность охранных мер;
— ориентированность на специфические условия, источники и причины загрязнения;
— научная обоснованность и наличие действенного контроля заэффективностью водоохранных мероприятий.
Рациональное использование поверхностных вод. К поверхностным водам должны применяться в самой жесткой форме все меры рационального их использования. Поверхностные воды являются основным источником питьевых вод, связующим звеном с подземными водами, в них сосредоточены запасы рыбных ресурсов и т. д. Среди мер по регулированию качества и ресурсов поверхностных вод и их рациональному использованию должны доминировать профилактические меры, предотвращающие попадание загрязняющих веществ в водоемы и реки. Это переход на безотходные технологии в промышленности и сельском хозяйстве, жестокая очистка сточных вод.
Проблема охраны вод Мирового океана является глобальной, она касается всей планеты. Для их рационального использования и охраны морских вод необходимы совместные усилия всех государств мирового сообщества, ООН и ее подразделений. В значительной степени такие меры могут быть успешными при участии государств в международных природоохранных программах, которые предусмотрены международными соглашениями и конвенциями.
Рациональное использование подземных вод. Подземные воды являются наиболее ценным, а в некоторых районах и единственным, источником питьевого водоснабжения. Благодаря естественной защищенности от поверхностного загрязнения они имеют стратегическое значение для крупных городов и промышленных центров как источник чистой питьевой воды при экологических катастрофах. Поэтому очень важно обеспечить их рациональное использование и охрану от истощения и загрязнения.
Мероприятия по рациональному использованию и охране подземных вод от истощения и загрязнения подразделяются на профилактические и специальные, общие и конкретные.
К профилактическим мероприятиям относятся следующие:
тщательный выбор места расположения строящегося объекта, при котором антропогенное воздействие на подземные воды будет минимальным;
соответствующее оборудование зон санитарной охраны (ЗСО) и соблюдение режима хозяйственной деятельности в их пределах;
учет степени защищенности при использовании подземных вод;
соблюдение режима эксплуатации, который определен нормативными документами и экспертизой Государственной комиссии по запасам (ГКЗ);
организация и ведение мониторинга подземных вод.
Специальные мероприятия по рациональному использованию и охране подземных вод от загрязнения направлены на изоляцию источников и очагов загрязнения, перехват загрязненных вод. При истощении вод применяют меры искусственного пополнения и увеличения питания подземных вод. Необходимы: утилизация шахтных и дренажных вод, которые в ряде случаев сбрасываются без применения, уменьшение и запрещение использования пресных вод на технические нужды, бережное расходование воды, уменьшение потерь при ее транспортировке и распределении. Минеральные воды должны использоваться только для лечебных целей.
Таким образом, рациональное использование и охрана как поверхностных, так и подземных вод включают общие (строгое соблюдение законодательных актов, уменьшение промышленных отходов, создание безотходных производств) и специфические меры (многократное использование вод, строительство очистных сооружений, соблюдение правил при разведке подземных вод, строительстве и эксплуатации водозаборов). Важным элементом рационального использования и охраны водных ресурсов планеты является их мониторинг.