Современная экологическая обстановка в отдельных странах и регионах оставляет желать лучшего. Миссия нашего сайте — обеспечить русскоязычных жителей планеты Земля актуальной информацией о защите окружающей среды, экологической безопасности и экологии в целом.

Полезные ресурсы и публикации:
-

Л.В. Мисун, И.Н. Мисун, В.М. Грищук
Инженерная экология в АПК

пособие / под ред. проф. Л.В. Мисуна. – Мн.: БГАТУ, 2007. – 302с.

Предыдущая

3. Экологические проблемы сельскохозяйственного производства

3.4. Экологические последствия загрязнения природных вод объектами агропромышленного комплекса

Согласно рекомендациям Всемирной организации здоровья (ВОЗ) вода в водоеме (водотоке) считается загрязненной, если в результате изменения ее состава или состояния она становится менее пригодной для любых видов водопользования, в то время как в природном состоянии она соответствовала бы предъявляемым требованиям. Определение касается физических, химических и биологических свойств, а также наличия в воде посторонних жидких, газообразных, твердых и растворенных веществ.

В настоящее время все источники загрязнения гидросферы принято делить на четыре группы [10]:

1 Атмосферные воды. Они приносят в гидросферу массу загрязнителей промышленного происхождения; вымывают из воздуха оксиды серы и азота, образуя кислотные дожди; при стекании по склонам увлекают с собой массу загрязняющих веществ (мусор, нефтепродукты, кислоты, фенолы и др.);

2 Промышленные сточные воды. Внутри предприятий сточные воды подразделяются на сильно загрязненные стоки, слабо загрязненные воды, условно чистые (охлаждающие воды), специфические чрезвычайно концентрированные стоки (например, маточные растворы), бытовые и хозяйственно-фекальные стоки, направляемые на биологическую очистку.

3 Сельскохозяйственные стоки. Содержат частицы почвы, биогены, входящие в состав удобрений, пестициды, помет сельскохозяйственных животных и ассоциированные с ним бактерии, остатки нефтепродуктов и др.

4 Городские сточные воды. Включают преимущественно бытовые стоки, содержащие фекалии, моющие средства (детергенты), микроорганизмы, в том числе патогенные.

Все эти загрязнения, так или иначе, являются результатом деятельности человека, всей человеческой популяции (таблица 3.2). Каждый организм, каждая популяция производит отходы. Однако в естественных экосистемах отходы одних организмов становятся пищей или «сырьем» для других и не накапливаются до уровня, вызывающего неблагоприятные изменения в среде.

Таблица 3.2 – Фракционный состав взвешенных веществ и нефтепродуктов в сточных водах, образующихся после мойки машин

Взвешенные вещества

Нефтепродукты

Мойка тракторов

Мойка грузовых

автомобилей

Мойка грузовых

автомобилей

диаметр частиц, мкм

содержание, %

диаметр частиц, мкм

содержание, %

диаметр частиц, мкм

содержание, %

более 800

8,5–10,5

более 300

16

более 140

85,4

500–800

9,6–13,3

100–300

78

100–140

9,8

250–500

33,5

100

6

60–100

4,0

200–250

11,7

20–60

0,4

100–200

18,9–22,2

5–20

0,4

менее 100

7,4–19,3

По химическому характеру примеси сточных вод разделяются на газовые, минеральные и органические.

В таблице 3.3 представлена классификация сточных вод по их действию на водоемы.

Ингредиенты сточных вод после мойки машинно-тракторных агрегатов и других передвижных источников разнообразны и зависят от характера загрязнений на поверхностях машин: почвенно-растительными остатками, нефтепродуктами, ядохимикатами, органическими и минеральными удобрениями. Наиболее распространенным ингредиентом сточных вод, образующихся после мойки техники, являются взвешенные минеральные вещества и нефтепродукты. Способы и эффективность их удаления определяются фракционным составом частиц.

Таблица 3.3 – Классификация сточных вод по их воздействию на водоемы

Группа

Характер

 примесей

Характер действия примесей

 на водоемы и водные

 организмы

Источник

сточных вод

1

Неорганические со специфическими

токсическими свойствами

Изменение органолептических и физико-химических свойств воды, отравление водных организмов, жаберные заболевания рыб и т. д.

Производства химической промышленности, электрохимические производства, тепловые электрические станции и др.

2

Неорганические без  специфических токсических свойств

Содержат взвешенные

вещества

Производство керамической, силикатной промышленности, углеобогатительные фабрики, тепловые электрические станции и др.

3

Органические со специфическими свойствами

Отравляют водные организмы, ухудшают качество воды, создают дефицит кислорода

Химические и нефтехимические производства, тепловые электрические станции и др.

4

Органические без специфических токсических свойств

Создают дефицит кислорода

Пищевая промышленность, тепловые электрические станции и др.

Например, наличие в сточной воде значительного количества частиц диаметром более 100 мкм указывает на целесообразность использования метода отстаивания. Высокая концентрация полидисперсных взвешенных частиц нефтепродуктов способствует образованию эмульгированных нефтепродуктов, способных создавать в воде устойчивые эмульсии, практически неотделимых при безреагентном отстаивании. Фактором, обуславливающим процесс разделения эмульсий, является наличие эмульгаторов, которые можно разделить на поверхностно-активные, растворимые, нерастворимые (твердые эмульгаторы).

Поверхностно-активные вещества (ПАВ) содержатся в нефтепродуктах и синтетических моющих средствах, применяемых для мойки машин (щелочные соли, полифосфаты). Они уменьшают поверхностное натяжение на границе раздела фаз и образуют сольватную прослойку, препятствующую сближению капель нефтепродуктов.

К эмульгаторам второй группы относятся высокодисперсные частицы глины, ила и др., которые прилипают к поверхности нефтепродуктов, препятствуя их слиянию, укрупнению и всплыванию.

Твердые минеральные удобрения, являющиеся источником загрязнения сточных вод, из-за повышенной плотности и размеров частиц, способны быстро осаждаться, а относительно небольшая их растворяемость в воде обеспечивает равномерное насыщение всего объема воды электролитами. Следует также отметить, что минеральные удобрения, будучи солями различных кислот, являются коррозионно-активными компонентами сточных вод.

К числу токсичных и инфицированных ингредиентов сточных вод относятся и остатки навоза. Их присутствие вызывает сильную загрязненность воды органическими веществами, патогенными бактериями, вирусами, яйцами гельминтов и аскарид. Конечные продукты окисления – метан, органические кислоты, сероводород, аммиак и другие соединения, которые являются источниками загрязнений не только водной, но и воздушной сред. Обеззараживание и очистка таких стоков затруднена из-за того, что возбудители заболеваний, яйца гельминтов и аскарид окружены защитной оболочкой и вследствие этого медленно погибают.

К токсичным ингредиентам сточных вод относятся ядохимикаты. Различают хлорорганические, фосфорорганические и ртутно-органические ядохимикаты.

Хлорорганические соединения, попадая в отстойник, сорбируются взвешенными веществами и осаждаются вместе с ними на дно.

Фосфорорганические соединения быстро разлагаются в сточной воде, поэтому методы сорбции неприемлемы. В сточных водах после мойки зерновых сеялок содержатся в виде коллоидных растворов ртутно-органические соединения (РОС). При отсутствии эффективных очистных сооружений рассмотренные ингредиенты сточных вод становятся опасным источником загрязнения окружающей среды.

Сточные воды подразделяются на четыре категории:

-  загрязненные почвенно-растительными остатками;

-  загрязненные нефтепродуктами;

-  контактируемые с минеральными удобрениями;

-  контактируемые с ядохимикатами.

В санитарном отношении сточные воды, относящиеся к первой и второй категориям, не содержат патогенных бактерий и вирусов, что позволяет использовать их в оборотных системах водоснабжения.

Сточные воды, относящиеся к третьей категории, могут использоваться в оборотной системе при условии ограниченного коррозионного влияния удобрений на оборотную среду.

Объем сточных вод четвертой категории не превышает 10 % суточного расхода. Они отводятся и очищаются отдельно от воды, предназначенной для оборотного водоснабжения.

Сточные воды, образующиеся после мойки оборудования животноводческих комплексов, загрязнены органическими веществами и бактериями. В целях снижения загрязнения окружающей среды, уменьшения потребления воды необходимо использовать технологии обеззараживания стоков и использование осветленной части их на технологические нужды. При этом важнейшая задача, чтобы сточные воды не попадали в водоемы, представляющие собой сложные экосистемы, формировавшиеся в течение длительного времени эволюции. В них постоянно идет процесс адаптации биоценоза к изменяющимся условиям существования, в том числе и к изменению состава примесей. Состояние равновесия может быть нарушено в результате многих причин, но особенно в результате сброса сточных вод. Отклонение экосистемы от равновесного состояния, вызванное сбросом сточных вод, может привести к отравлению и гибели определенных популяций гидробионтов, угнетению всего биоценоза. Отклонение от равновесия отрицательно сказывается на процессах самоочищения, приводящих водоем в оптимальное (равновесное) для него состояние. Важнейшие из них: осаждение грубодисперсных и коагуляция коллоидных примесей; окисление (минерализация) органических примесей; окисление минеральных примесей кислородом; нейтрализация кислот и оснований; гидролиз ионов тяжелых металлов, приводящий к образованию их малорастворимых гидроокисей и выделению их из воды [10]. Санитарные и гигиенические требования к количественному составу сточных вод с почв наружной очистки сельскохозяйственной техники приведены в таблицах 3.4–3.5.

Процессы самоочищения зависят и от температуры воды, состава примесей, концентрации кислорода, ее рН, концентрации вредных примесей, препятствующих или затрудняющих протекание процессов самоочищения водоемов. Особенно значим в процессах самоочищения – кислородный режим водоемов. Расход кислорода на минерализацию органических веществ определяется через биохимическое потребление кислорода (БПК), которое выражается количеством О2, использованного в биохимических (при помощи бактерий) процессах окисления органических веществ за определенное время инкубации пробы (мг О2/сутки). Пользуются или пятисуточной (БПК5) или полной (БПКп) биохимической потребностью кислорода. При большом сбросе органических веществ наступает дефицит кислорода, дестабилизируется биоценоз, развивается анаэробная (бескислородная) минерализация органических веществ, что вызывает значительное ухудшение качества воды.

Заметим, что нарушение и даже разрушение биоценоза в водоеме возможно при значительном сбросе в него органических веществ, совершенно не относящихся к вредным веществам. Столь же тяжелые экологические последствия наступают в водоеме при сбросе в него других веществ, не относящихся к вредным или ядовитым (биогенов), то есть веществ, необходимых для существования живых организмов: соединения (соли) фосфата, азота, калия, кальция, серы, магния [10]. Биогены во все увеличивающихся объемах поступают в гидросферу из всех вышеназванных источников, но особенно из стоков сельскохозяйственного производства.

Таблица 3.4 – Санитарные требования к качественному составу сточных вод с постов наружной мойки сельскохозяйственных машин

Показатели

 качества воды

Санитарные требования

к воде водоемов

к сточным водам, сбрасываемым в канализацию

к сточным водам, используемым для оборотного водоснабжения

Взвешенные
вещества, мг/л

(4–10)

500

70

Нефтепродукты, г/л

0,05; 0,1; 0,3
(в зависимости от назначения водоема)

25

20

Тетраэтилсвинец, мг/л

отсутствие

0,0001

Ядохимикаты, мг/л

0,002; 0,5

отсутствие

Поверхностно-активные вещества, мг/л

анионактивные 0,05; 0,5

неиногенные 0,05; 0,11

20

20

не нормируется

не нормируется

Реакция воды, рН

6,5–8,5

6,5–8,5

7,1–8,5

Таблица 3.5 – Гигиенические требования качества очистки сточных вод (критерий для закрытых систем технического водоснабжения)

Показатели

Допустимые уровни

Взвешенные вещества, мг/л

3,0

БПК5, мг/л  О2

5,0

ХПК, мг/л  О2

50,0

Коли-индекс

1000

Попадая в водоемы и водостоки, биогены вызывают бурный рост фитопланктона – множества видов водорослей, представляющих собой отдельные клетки. Вместе с частицами почвы, выносимыми в водоемы из-за эрозии почв, фитопланктон препятствует прохождению солнечного света в толщу воды, вследствие чего нарушаются процессы фотосинтеза водных растений, погруженных в воду. В результате резко уменьшается поступление кислорода, производимого растениями при фотосинтезе: рыбы и другие обитатели водоемов задыхаются и гибнут. Эти процессы получили название эвтрофизации. Свою лепту в эвротрофизацию вносят и взвешенные частицы, попадающие в водоем в результате эрозии почв. Вещество этих частиц не отнесено к разряду химически вредных. Но они уменьшают прохождение света в толщу воды, засоряют жабры и пищедобываюшие органы, обволакивают икринки рыб и других водных организмов [10]. Какие из перечисленных источников загрязнения гидросферы наиболее важны в этом отношении, очевидно, определяется соотношением населенных пунктов и сельскохозяйственных предприятий.

Сельскохозяйственные стоки вызывают не только эврофизацию и обеднение воды кислородом, но и создают угрозу инфекционных заболеваний. Люди и животные, зараженные болезнетворными бактериями, вирусами и другими паразитами, могут выделять в стоки большое количество таких патогенов или их яиц. Именно по этой причине случались опустошительные эпидемии холеры, брюшного тифа. Для предотвращения распространения патогенов, прежде всего, необходима дезинфекция запасов воды для населения хлорированием или другими методами.

Особую опасность для гидросферы несут ядохимикаты, загрязняющие как грунтовые воды, так и водоемы. Наиболее распространены ядохимикаты на основе соединений тяжелых металлов (свинца, олова, мышьяка, кадмия, ртути, хрома, меди, цинка) и синтетических органических соединений. Ионы тяжелых металлов, попадая в организм, подавляют активность ряда ферментов, что приводит к крайне тяжелым физиологическим и неврологическим последствиям. Например: умственная отсталость при свинцовом отравлении, психические аномалии и врожденные уродства при ртутных отравлениях. Ядохимикаты особенно опасны в связи с их способностью накапливаться в организмах (биоаккумуляция) и с возможностью биоконцентрирования. В последнем случае животные последующих трофических уровней, питаясь организмами, накопившими ядохимикаты, получают исходно более высокие концентрации [10].

Предыдущая