Общая характеристика, классификация и биоиндикаторы загрязнения водных объектов

Рост народонаселения, а также развитие промышленности, сельского хозяйства в ХХ в. сопровождались постоянным увеличением безвозвратного водопотребления и возрастанием объёмов различных отходов, возникающих в процессах производства и потребления. Многие из них попадают в водные объекты, вызывая их прогрессирующее загрязнение.

Загрязнение вод имеет давнюю историю – оно начало ощущаться уже в середине XIX – начале ХХ в. во многих внутренних морях. Влияние разнообразных поллютантов поначалу сказывалось лишь на малопроточных континентальных водоёмах. Позже в таком же положении оказались многие реки промышленно развитых стран, которые постепенно утрачивали свое рыбохозяйственное значение и становились крупными природными «сточными канавами». Как следствие, резко изменилось к худшему качество пресных вод, причем загрязнение коснулось не только поверхностных, но и подземных вод.

В начале XXI в. проблема загрязнения Мирового океана и пресных континентальных водных объектов стала одной из глобальных экологических проблем современности.

Масштаб загрязнения объектов гидросферы характеризуют три исторических примера:

I. В середине XIХ в. изучавшая загрязнение Темзы комиссия, созданная по указу английской королевы, писала свой отчет не чернилами, а водой из сильно загрязненной реки, питающей столицу Великобритании – г. Лондон.

II. В середине 1960-х гг. американский сенатор Эдвард Кеннеди сказал о реке Гудзон, на которой стоит столица США (г. Вашингтон): «В воде реки Гудзон скорее растворишься, нежели утонешь!».

III. В начале 1990-х гг. в Тольятти был торжественно проведен «Праздник какашки» по поводу очередного прорыва прудов-отстойников в Ульяновской области, расположенной выше по течению Волги. Только после широкого освещения этого события в средствах массовой информации на ремонт дамб и реконструкцию очистных сооружений нашлись деньги.

Загрязнением водных объектов называют прямое или косвенное поступление посторонних веществ или энергии в водную среду, повлекшее за собой:

а) нанесение ущерба живым организмам;

б) возникновение опасности для здоровья и работоспособности людей;

в) ухудшение качества воды и ее полезных свойств;

г) помехи промышленной и иной хозяйственной деятельности.

Под загрязнением вод следует также понимать действия (умышленные или случайные), в результате которых водные объекты становятся частично или полностью непригодными для пользования.

К загрязнению водных объектов необходимо относить их засорение и замусоривание при сбросе практически нерастворимых отходов (древесины, бытового и строительного мусора, шлаков, металлолома и пр.), что ухудшает их внешний вид и гидрологический режим, создает помехи для водопользования.

Загрязнение водных систем представляет бóльшую опасность, чем загрязнение атмосферы, поскольку:

1. Источники загрязнения гидросферы и поллютанты более разнообразны, т. к. далеко не все вещества могут существовать в газообразном состоянии. Считается, что в водную среду попадает не менее 500 тыс. химических веществ из 8 млн. известных к настоящему времени; предельно допустимые концентрации разработаны всего лишь примерно для 1,5 тыс. видов.

2. Процессы биологического самоочищения протекают в водной среде гораздо медленнее, чем в воздухе, где сильна роль температурного фактора и солнечной радиации.

3. Естественные процессы в водной среде более чувствительны к влиянию поллютантов: многие растворимые вещества активно включаются в биотический круговорот и передаются по пищевым цепям.

4. Отношение человека к Мировому океану и континентальным водным объектам гораздо более безответственно, так как возникающие негативные эффекты отдалены по времени.

Главной причиной усиливающегося загрязнения вод, как и окружающей природной среды в целом, является несоответствие возрастающих объёмов поступления загрязнителей возможностям биологического самоочищения и искусственной очистки. Человечество загрязняет сегодня природу гораздо сильнее и на суше, и на море, чем само может довести до приемлемого уровня чистоты.

Кроме того, появившиеся в последние десятилетия новые материалы и соединения (пластмассы, синтетические волокна, пестициды, поверхностно-активные вещества, продукты нефтепереработки, радионуклиды) достаточно стойки в химическом отношении и для своего разложения требуют значительного времени – до десятков и сотен лет. Для многих поллютантов природа вообще не создала механизмов разрушения. Например, для того, чтобы микроорганизмы водной среды «научились» естественным путем разлагать нефть и нефтепродукты потребовалось около ста лет – а это жизнь многих тысяч поколений микробов, приспособившихся к новым веществам.

Основными последствиями загрязнения водной среды являются:

üснижение биологической продуктивности объектов гидросферы и гибель гидробионтов;

üперенос токсических веществ по пищевым цепям и накопление поллютантов;

üпрогрессирующая эвтрофикация водоёмов;

üвозникновение отдаленных во времени эффектов (мутагенеза, канцерогенеза и др.) у различных групп гидробионтов;

ü ухудшение состояния морских прибрежных зон, а также берегов крупных и малых рек;

üограничение возможностей использования поверхностных и подземных вод (в питьевых целях, для рекреации, лечения и оздоровления) вследствие снижения их качества.

Все негативные последствия, связанные с загрязнением водной среды, рано или поздно сказываются на устойчивости водных экосистем и биосферы в целом.

В узком смысле (применительно к конкретным водным объектам) попадание вредных веществ в воду может вызвать:

1) изменение физико-химических, органолептических и санитарно-токсикологических её свойств;

2) уменьшение количества растворенного кислорода и рост концентрации опасных соединений (например, аммиака или сероводорода);

3) «цветение» воды в результате совместного действия температуры и повышенного содержания биогенных элементов;

4) накопление потенциально опасных веществ в организме гидробионтов.

Загрязнителем гидросферы может быть любой агент, поступающий в водоемы в количествах, превышающих фоновое содержание, среднемноголетнее значение или предельно допустимую концентрацию. Среди загрязнителей водных объектов могут быть выделены:

I. По происхождению:

А) природные и антропогенные;

Б) конкретные виды, которыми являются:

üфизические (взвешенные вещества, шлам, песок, глина, тепловая энергия, шум и вибрация, радионуклиды);

üхимические (соли, кислоты, щелочи, нефть и нефтепродукты, пестициды, диоксины, тяжелые металлы, поверхностно-активные вещества и др.);

üбиологические (вирусы, бактерии, грибки и продукты их жизнедеятельности);

II. По источникам загрязнения:

а) промышленные сбросные неочищенные, частично или полностью очищенные сточные воды;

б) вещества, выпадающие из атмосферы с осадками;

в) сельскохозяйственные стоки;

г) городские смывные воды и сточные воды жилищно-коммунального хозяйства;

д) утечки при добыче и транспортировке полезных ископаемых;

е) твердые отходы различных отраслей.

III. По отраслям промышленности (табл. 12).

IV. По дисперсионному составу и агрегатному состоянию:

а) нерастворимые примеси;

б) взвешенные частицы;

в) растворенные газы;

г) ионы.

V. По вызываемым эффектам:

а) ухудшающие органолептические свойства воды;

б) мутагенные;

в) канцерогенные;

г) аллергенные;

д) тератогенные;

е) токсические;

ж) пожароопасные и взрывоопасные;

з) патогенные.

Среди сточных вод могут быть выделены:

1. По происхождению:

а) бытовые;

б) хозяйственно-фекальные;

в) производственные;

г) промышленные;

д) сельскохозяйственные и др.

2. По природе загрязнителей:

а) минеральные;

б) органические;

в) биологические.

3. По токсичности:

а) ядовитые;

б) нейтральные.

4. По состоянию:

а) газообразные;

б) жидкие;

в) твердые;

г) растворимые;

д) нерастворимые.

Таблица 12