7.4. ИЗМЕНЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ВЕЩЕСТВ
В ПРИРОДНЫХ ВОДАХ

Без воды невозможна жизнь организмов, существующих сейчас на Земле. При этом для большинства из них, в том числе и для людей, нужна не просто вода, а пресная, т.е. такая, в одном литре которой содержится меньше 1 г сухого остатка. А ресурсы такой воды на Земле составляют всего около 2% ее общих запасов. Большая часть вод отличается довольно высокой степенью минерализации. Так, в морях и океанах (а это более 70 % всей гидросферы) средняя соленость 3,5 г/л, а соленость минерализованных подземных вод континентов часто доходит до 200 г/л.

Пресную воду люди используют не только для питья, но и в самых разнообразных техногенных процессах. Считается, что ее общее годовое потребление составляет около 3500 км³ и таким образом на одного человека приходится порядка 800 м3 воды. Рассмотрим, на что она расходуется.

Около 70% воды, используемой человеком, приходится на долю сельского хозяйства. По данным С.А. Брылова с соавторами (1985), при выращивании растительной массы в 1 кг только на транспирацию в зависимости от вида растений и внешних условий необходимо от 150 до 1000 м³. У нас в сельском хозяйстве основные объемы воды тратятся на орошение по следующим нормам: зерновые – 1500...3500 м³/га; многолетние травы – 2000...8000 м³/га; хлопок - 5000...8000 м³/га; рис - 8000... 15000 м³/га. К сожалению, в подавляющем большинстве случаев не учитываются ландшафтно-геохимические особенности орошаемых участков, что часто приводит к засолению земель и накоплению в них тяжелых металлов. В сельском хозяйстве значительные количества воды используются для разведения рыб и водоплавающих птиц, а также для водоснабжения.

Более 20% воды потребляется промышленностью. Поданным разных исследователей расходы воды на 1 т готовой продукции составляют: синтетических волокон – от 500 до 5000 м3, хлопчатобумажной ткани – свыше 1000 м³, пластмасс - от 500 до 1000 м³, бумаги - от 400 до 800 м³, никеля – около 4000 м³, меди - 500 м³, нефти - около 18 м³, каменного угля – 2 м³.

166

Очень много воды расходуется на охлаждение атомных реакторов. Одной атомной электростанции мощностью в 1000 МВт каждую минуту требуется 320 тыс. л холодной воды, а в сутки, соответственно, около 4,5 млрд л.

Значительное количество пресных вод, включая питьевую, идет на удовлетворение бытовых нужд населения. На одного жителя благоустроенного города приходится около 200 л в сутки. В бальнеологической практике и в рекреационных целях используются минерализованные воды.

Обеспеченность пресными водами различных регионов крайне неравномерна, и по данным Всемирной организации здравоохранения еще в 80-е годы нашего столетия более 1 млрд человек страдало от нехватки питьевой воды. В настоящее время ряд стран (Алжир, Голландия, Сингапур и др.) используют привозную воду, а во многих работают опреснители морской воды.

Несмотря на ограниченность запасов пресных вод, человечество практически еще не начало эксплуатировать их основную часть – полярные льды и снега, айсберги, используя в основном воды рек, озер и водохранилищ, объем которых составляет всего около 3% пресных вод. У нас практически не востребованы подземные воды, за счет которых орошается всего около 2% всех поливных земель, в то время как в США – 20%, а в Индии – 66%.

Интенсивное использование поверхностных пресных вод приводит к изменению их химического состава и к загрязнению. Достаточно сказать, что люди, живущие в низовьях Дона, являются уже третьими потребителями одних и тех же вод.

Техногенное воздействие на природные воды не ограничивается водозабором. Чрезвычайно усилилось их загрязнение определенными химическими элементами и их различными соединениями в основном за счет поступления в различные водные бассейны загрязненных вод, которые разделяются на производственные, бытовые и атмосферные.

В производственных водах большинства предприятий обычно содержатся нерастворенные вещества (от 10 до 900 мг/л), различные нефтепродукты (от 3 до 800 мг/л) и тяжелые металлы в следующих концентрациях: Fe – 0,5...500 мг/л; Сr - 0,07...95 мг/л; Zn - 0,1...15 мг/л; Ni - 0,01...3,6 мг/л; Сu – 0,15...32 мг/л; Рb – 0,01...5 мг/л. В число особо токсичных веществ производственных вод входят цианиды (0,05...10 мг/л), фенолы (до

167

45 мг/л), Сr⁺⁶ (0,15...3,5 мг/л). Среди нерастворимых соединений распространены SiO₂,Fe₂O₃, Al₂O₃. В последние десятилетия стала увеличиваться концентрация Ag, Cd, Sn и ряда рассеянных элементов.

Бытовые воды отличаются повышенным содержанием различных органических соединений, а также чаще встречающейся коллоидной формой нахождения химических элементов.

Атмосферные воды загрязняются в основном за счет веществ, смываемых дождевыми и снеговыми водами с твердой поверхности биогенных (природных) и техногенных ландшафтов. С водами с сельскохозяйственных угодий поступает большое количество удобрений, что приводит к эвт-рофикации рек, водохранилищ, озер, прудов, каналов, а затем – к возникновению целого ряда геохимических барьеров, на которых скапливаются Сu, Cr, Mo, U, V и ряд других элементов.

Своеобразное химическое загрязнение вод вызывают вещества, экстрагируемые из древесины при сплаве леса. При суммарной концентрации этих веществ 9 г/л в течение суток происходит отравление рыб.

Общий объем всех сбрасываемых сточных вод России составляет около 60 км³/год. Несколько условно их обычно подразделяют на три группы: условно чистые, нормативно-очищенные и загрязненные или недостаточно очищенные. Сброс условно чистой воды не изменяет физико-химического состава вод водоема в месте стока. В нормативно-очищенных водах содержание различных поллютантов должно соответствовать действующим в стране нормирующим показателям. В недостаточно очищенных водах загрязняющие вещества находятся в концентрациях, превышающих предельно допустимые нормы. В 1995 г. таких вод было сброшено 26,7 км³. Почти 50% из них составили воды, связанные с жилищно-коммунальным хозяйством, а около третьей их части приходится на Москву и С.-Петербург. Таким образом (как и в случаях загрязнения почв и атмосферы), негативное воздействие на безопасность жизнедеятельности загрязняющих веществ, находящихся в воде, максимально в местах с наибольшей плотностью населения.

Если рассматривать процесс техногенного загрязнения вод в целом по стране, то следует отметить две его особенности: неравномерность площадного распространения и крайняя неравномерность распределения приоритетных загрязняющих веществ в водах отдельных небольших районов.

168

В конечном счете, около половины всех неочищенных вод поступает в бассейн Каспийского моря, и лишь 20% – в бассейн Карского моря, в основном с водами рек Енисей, Обь и их притоков. Если оценивать реки по химическому составу их вод (а точнее по его техногенной составляющей), то среди основных рек России к сильно загрязненным относятся Ока, Кама, Томь, Иртыш, Тобол, Тура, Урал; к загрязненным – Волга, Дон, Кубань, Печора, Обь, Енисей, Лена. Наиболее загрязненными оказываются Баренцево, Белое и Карское моря, а умеренно загрязненными – Черное и Азовское.

Как уже указывалось, реки переносят тяжелые металлы в основном в форме не истинных растворов, а в коллоидной и в виде взвеси. Об относительном содержании ряда поллютантов в бассейнах крупных рек можно судить по табл. 7.7.

Таким образом, в отдельных районах техногенное загрязнение природных вод целым рядом веществ достигло значений, существенно превышающих природные концентрации и негативно воздействующих на безопасность жизнедеятельности. Такие регионы часто отличаются по приоритетным загрязняющим веществам.

169