Особенности загрязнения водной среды и методы очистки сточных вод (конспект)

Основные направления использования водных ресурсов в мире и Республике Беларусь. 

Вода - важнейший элемент биосферы на Земле. Доля гидросферы (воды) по отношению ко всей массе Земли не превышает 0,02 %. Она объединяет все воды земного шара, включая океаны, моря и поверхностные воды суши. В более широком смысле к гидросфере относятся подземные воды, лед и снег Арктики и Антарктиды, а также атмосферную воду и воду, содержащуюся в живых организмах. 

Вода существует в трех агрегатных состояниях: жидком, твердом и газообразном (в атмосфере Земли). 

В природных условиях всегда вода содержит растворенные соли, газы и органические вещества, их количество меняется в зависимости от происхождения воды и окружающих условий. При концентрации солей до 1 г/л воду считают пресной, до 24,7 г/л - солоноватой, свыше - соленой. Для сравнения: воды Черного моря содержат 19 г/л, океан - 35 г/л, Мертвое море - 260 г/л. На пресные воды приходится около 2-3 % гидросферы. 

Основная масса воды гидросферы сосредоточена в морях и океанах (94 %), второе место по объему водных масс занимают подземные воды (3,6%), лед и снег арктических и антарктических областей, горные ледники (2%). Поверхностные воды суши (реки, озера, болота) и атмосферные воды составляют доли процента от общего объема воды гидросферы (0,4%).

В настоящее время вода, в особенности пресная, является крайне важным стратегическим ресурсом. За последние годы потребление воды в мире увеличилось, и существуют опасения, что ее попросту в недалеком будущем на всех не хватит. По данным Всемирной комиссии по воде (World Commission on Water), сегодня каждому человеку ежедневно требуется от 20 до 50 литров воды для питья, приготовления пищи и личной гигиены. Около миллиарда людей в 28 странах мира не имеют доступа к такому количеству жизненно важных ресурсов. Около 2,5 млрд человек живет в районах, испытывающих среднюю или острую нехватку воды. Предполагается, что к 2025 г. это число возрастет до 5,5 млрд и составит две трети населения Земли.

Пресную воду нужно рассматривать как исчерпаемый ресурс. Исчерпаемость ресурсов требует особо бережного к ним отношения. За определенными границами исчерпания ресурс лишается способности самовосстановления или его возобновление требует значительных затрат. Водных ресурсов недостает в районах максимальной концентрации населения, промышленности и сельского хозяйства. В связи с производственной деятельностью - осушением болот, вырубкой лесов, распашкой земель сокращаются запасы воды. Происходит истощение водных ресурсов, обусловленное загрязнением водных объектов бытовыми, промышленными стоками и сельскохозяйственными смывами. 

Водные ресурсы Республики Беларусь. Республика Беларусь по обеспеченности водными ресурсами находится в сравнительно благоприятных условиях. Общие поверхностные водные ресурсы Беларуси составляют 57,9 млрд м³, из которых 34,0 млрд м³ формируется в пределах республики. Имеющиеся ресурсы природных вод вполне достаточны для удовлетворения как современных, так и перспективных потребностей страны в воде. Важнейшей задачей современного общества является сохранения этого природного богатства нашей страны в условиях все более возрастающего давления на его со стороны человека. В Республике Беларусь природоохранное законодательство непрерывно совершенствуется и создана единая система государственного управления и контроля за его соблюдением. С этой целью функционируют органы общей, специальной, межведомственной и отраслевой (ведомственной) компетенции. Ресурсы поверхностных вод Республики Беларусь Ресурсы поверхностных вод Беларуси оцениваются в 58 км³ в год, по этому показателю она занимает 8 место среди стран СНГ. Основная часть речного стока формируется в пределах Беларуси, приток воды с территории России и Украины составляет 36 %. Местные ресурсы речных вод составляют 36,4 км³ в год. В многоводные годы суммарный речной сток достигает 96 км³ в год, в маловодные до 36 км³ в год. Реки страны принадлежат к бассейнам двух морей - Черного (56 % площади водосбора) и Балтийского (44 %).

Большинство водотоков относится к малым равнинным рекам. Насчитывается около 21 тыс. рек и ручьев суммарной протяженностью 90,6 тыс. км. Основная часть местного стока образуется в бассейнах Днепра с Березиной и Сожем (11,6 км³ в год) и Немана с Вилией (9,26 км³ в год). Статус достаточно крупных рек (длина более 500 км), имеют только 7 рек: Западная Двина, Неман, Вилия (бассейн Балтийского моря) Днепр, Березина, Сож и Припять (бассейн Черного моря) Ресурсы вод озер и водохранилищ Республики Беларусь Ресурсы поверхностных вод включают также озера и водохранилища. В пределах границы Беларуси насчитывается около 11 тыс. озер. Суммарная площадь зеркала всех озер Беларуси составляет почти 2 тыс. км², а общий объем воды - 6-7 км3. Наиболее богата озерами северная часть страны - Белорусское Поозерье. Многие озера расположены близко одно от другого или соединены одним водотоком и образуют группы: Нарочанская, Браславская, Ушачская группа озер. Самые крупные озера: Нарочь, Освейское, Лукомское, Дривяты, Нещердо, Снуды, Свирь. Северные озера отличаются хорошей сохранностью озерных котловин, что позволяет вести их комплексное использование.

Сущность проблемы дефицита пресной воды в мире. Жизнь и хозяйственная деятельность человека связаны с пресными водами. Пресные воды используются в быту, для нужд промышленности и сельского хозяйства. 60 % общей площади суши на Земле приходится на регионы, в которых нет необходимого количества пресной воды. Четверть человечества ощущает недостаток воды, около 500 млн жителей страдают от недостатка и плохого качества питьевой воды - это может вызывать распространение кишечных заболеваний. 

Дефицит пресной воды в мире возрастает, и это прежде всего связано со следующими причинами: 

1) быстрым ростом населения мира; 

2) увеличением расходования запасов пресных вод для нужд промышленности или сельского хозяйства; 

3) возрастающим загрязнением гидросферы (сбросом отходов промышленности в реки, озера, моря); 

4) снижением способности водоемов к самоочищению (из-за роста сброса отходов)и пр. 

Глобальными ресурсными проблемами человечества являются ограниченность и неравномерное природное распределение пресных вод по земной поверхности, растущее загрязнение поверхностных и подземных вод. Рациональное использование водных ресурсов - это единственный путь к преодолению дефицита воды. Прогноз дефицита воды в мире до 2050 г. Предполагается, что к 2050 году мировой спрос на продовольствие увеличится на 70 %. Спрос зависит от численности населения, востребованного типа питания и объемов потребления. Виды культур, урожайность и производительность сельского хозяйства также влияют на количество требуемой воды, а климатические изменения добавляют неопределенности. Для того чтобы обеспечить продуктами питания все возрастающее население Земли, необходимы затраты огромного количества воды в земледелии. Для производства 1 кг растительной массы разные растения расходуют на транспирацию от 150-200 до 800-1000 м³ воды; причем 1 га площади, занятой кукурузой, испаряет за вегетационный период 2-3 млн. л воды; для выращивания 1 т пшеницы, риса или хлопка необходимо 1500, 4000 и 10000 т воды соответственно. Существует прямая связь между водой и производством продовольствия. Выращивание сельскохозяйственных культур и животноводство - процессы водоемкие. На сельское хозяйство приходится 70 % всей воды, отбираемой сельскохозяйственным, муниципальным и промышленным (включая энергетику) секторами. Растущий спрос на продукты животноводства, в частности, увеличивает спрос на воду. Согласно экспертным оценкам, к 2050 году мировое потребление воды сельским хозяйством (как орошаемым, так и неорошаемым) вырастет примерно на 19 %. Рост водопотребления для орошения в значительной мере придется на регионы, уже страдающие от нехватки воды. Вода является неотъемлемой частью многих производственных процессов, и активизация хозяйственной деятельности приведет к росту спроса на воду для промышленного использования. Что касается потребления воды человеком, основной источник спроса связан с городским населением, нуждающимся в воде для питья и гигиены. Согласно прогнозам, городское население мира вырастет с 3,4 млрд человек в 2009 году до 6,3 млрд в 2050 году за счет общего роста численности населения и чистой миграции из сельской местности в города.

Проблема роста потребления воды в жилищно-коммунальном хозяйстве. В настоящее время услуги водоснабжения и канализации оказываются 1460 организациями, из которых 144 относятся к системе Министерства жилищно-коммунального хозяйства РБ. При этом на их долю приходится более 85 % объема оказываемых услуг. Из каких статей складывается стоимость доставки в квартиру воды, её отведение и очистка после использования. Добыча, доставка, отведение и очистка. Чтобы добыть подземную питьевую воду, вначале проводятся геологоразведочные работы, затем бурят скважины, опускают в них трубы и глубинные насосы, которые поднимают воду на поверхность. На станциях очистки и обезжелезивания, ее тщательно фильтруют, очищают от вредных примесей. Далее вода по трубам подается (опять же насосами) по многокилометровым водопроводам в наши дома. Весь этот процесс требует больших затрат электроэнергии - в себестоимости воды она занимает до 25 %. Большой штат специалистов: операторы, сантехники, монтажники, инженеры и слесари, химики-лаборанты и многие другие круглосуточно следят за бесперебойной работой техники и аппаратуры, контролируют качество воды, устраняют неисправности, не допускают аварийных ситуаций. Оплата труда работников, налоги на зарплату - следующая статья расходов. Любая техника имеет свой срок службы, поэтому предприятия водоканала вкладывают средства на замену отработавших свой срок труб, задвижек, насосов, счетчиков учета расхода воды, кабелей электроснабжения и т.д., а это стоит недешево.

Роль оборотно-повторного водоснабжения. Наиболее эффективным способом использования и защиты поверхностных вод от загрязнения их сточными водами является разработка и внедрение безводной и безотходной технологии производства, начальным этапом которой является создание оборотно-повторного водоснабжения промышленных предприятий. При повторном водоснабжении воду после использования в каком-либо технологическом процессе сохранившую достаточно качественные показатели без промежуточной обработки подают после первичного использования для повторного применения в систему водоснабжения следующего объекта. В оборотных системах водоснабжения воду используют многократно после соответствующей обработки (очистки, охлаждения, подогрева и т.д.). При повторном и оборотном водоснабжении существенно уменьшается количество сточных вод, тем самым меньше загрязняются водоемы. Экономия свежей воды способствует сохранению водных ресурсов. На предприятиях наибольшее применение нашли системы водоснабжения с повторным и оборотным использованием воды по замкнутому циклу с полной ее регенерацией.

Повторное использование воды. При повторном водоснабжении воду после использования в каком-либо технологическом процессе сохранившую достаточно качественные показатели, без промежуточной обработки подают для повторного применения в систему водоснабжения.

Оборотное использование воды. В оборотных системах водоснабжения воду используют многократно после соответствующей обработки (очистки, охлаждения, подогрева и т.д.). Пример оборотного использования воды - охлаждающая вода в холодильных агрегатах. Нагревшуюся в конденсаторах агрегатов воду охлаждают в градирных или брызгальных бассейнах и снова подают в конденсаторы. На предприятиях молочной промышленности повторно используют воду в пластинчатых пастеризационно-охладительных линиях. Оборотное водоснабжение позволяет уменьшить расход свежей воды в десятки раз. Экономия свежей воды способствует сохранению водных ресурсов.

Источники загрязнения водоемов. Можно выделить несколько типов загрязнения:

Физическое. Мусор, а в особенности пластик, который практически не разлагается.

Тепловое. Отработанная вода, которая сбрасывается в океаны электростанциями, локально повышает температуру воды, что приводит к массовой гибели существ, не способных выжить при таких высоких температурах. Это нарушает пищевые цепочки и приводит к исчезновению множества видов животных. В то же время некоторые виды водорослей начинают размножаться слишком активно, результатом чего становится цветение воды;  

Биологическое. Загрязнение вод чужеродными бактериями и различными микроорганизмами, а также органическими отходами неуклонно приводит к нарушению хрупкого экологического баланса;

Химическое. Химикаты и тяжелые металлы используются в самых разных видах промышленности. Вместе со сточными водами они попадают в водоемы, причем в огромных количествах. Особенно опасна ртуть, которая накапливается в том числе и в живых организмах, а также пестициды и синтетические моющие вещества;

Радиоактивное. По оценкам исследований, сегодня в Мировом океане находится столько радиоактивных веществ, что их хватило бы на 30 (!) Чернобылей.

Каждый из видов загрязнения наиболее опасен и в той или иной мере влияет на экосистему планеты, в том числе и на человека. Например, токсины могут накапливаться в тканях промысловых рыб, делая их непригодными для приема в пищу. Так, в тунце из Адриатического моря часто обнаруживают очень высокое содержание ртути, а в рыбе из северных морей нередко повышено содержание свинца. Отравление морепродуктами, содержащими токсины, может быть фатальным: болезнь Минамата, вызванная отравлением морепродуктами с высоким содержанием ртути, унесла жизни минимум 70 человек. Цветение прибрежных вод, вызванное сбросом органических отходов и удобрений, делает их непригодными для рыболовства, так как рыба в цветущей воде гибнет.

Оценка безопасности питьевой воды. Безопасность питьевой воды определяется в Республике Беларусь по соответствию нормативам по микробиологическим и паразитологическим показателям согласно требованиям СанПиН 10-124 РБ99 к качеству воды. При исследовании микробиологических показателей качества питьевой воды в каждой пробе проводится определение термотолерантных колиформных бактерий, общих колиформных бактерий, общего микробного числа и колифагов. При обнаружении в пробе питьевой воды термотолерантных колиформных бактерий и (или) общих колиформных бактерий, и (или) колифагов проводится их определение в повторно взятых в экстренном порядке (в течение суток) пробах воды. В таких случаях для выявления причин загрязнения одновременно проводится определение хлоридов, азота аммонийного, нитратов и нитритов. При обнаружении в повторно взятых пробах воды общих колиформных бактерий в количестве более 2 в 100 мл и (или) термотолерантных колиформных бактерий, и (или) колифагов проводится исследование проб воды для определения патогенных бактерий кишечной группы и (или) энтеровирусов. Исследования питьевой воды на наличие патогенных бактерий кишечной группы и энтеровирусов проводится также по эпидемиологическим показаниям по решению территориального органа Госсаннадзора. Исследования воды на наличие патогенных микроорганизмов могут проводиться только в лабораториях, имеющих разрешение для работы с возбудителями соответствующей группы патогенности и лицензию на выполнение этих работ.

Основные методы очистки сточных вод: механические, физико-химические и биологические. 

Механические методы - фильтрование, процеживание, отстаивание. Эти способы сравнительно недорогие и применяются, в основном, для выделения различных взвесей. 

Химические методы очистки используются для нейтрализации всевозможных неорганических примесей. Сточные воды обесцвечиваются, обеззараживаются, проходят нейтрализацию растворенных соединений при помощи реагентов. 

Физико-химические методы используются для нейтрализации в воде коллоидных примесей, растворенных соединений, очистки от грубо- и мелкодисперсионных частиц. От остальных метод отличается высокой производительностью. 

Биологические методы основаны на способности микроорганизмов подвергать разложению органические соединения. Используются для нейтрализации растворенных органических соединений.

Способов очистки воды известно много. Некоторые, такие традиционные как кипячение, вымораживание или отстаивание, используются человечеством с давних времен. Однако такие более технологичные и дорогостоящие способы очистки воды как обезжелезивание, умягчение, адсорбация, мембранные способы и многие другие - гораздо более эффективны и надежны. 

Мембранный способ заключается в том, что водный раствор пропускается через полупроницаемую перегородку, отверстия которой меньше размера частиц загрязнений. Этого способ лежит в основе высокоэффективных в очистке воды систем обратного осмоса. 

Адсорбация - один из физико-химических способов очистки воды. Это процесс так называемого избирательного поглощения твердыми поглотителями, имеющими большую удельную поверхность, одного или нескольких компонентов из жидкой среды. Адсорбентами могут служить искусственные либо природные пористые материалы: активные глины, торф, зола, коксовая мелочь, силикагель, активированные угли и прочее. 

Обезжелезивание - это процесс удаления из воды железа. Есть несколько видов обезжелезивания воды, которые применяются в зависимости от того, какое именно железо содержится в воде: двух- трех-валентное, органическое или бактериальное. Зачастую из воды также удаляется марганец, и процесс называется деманганизацией. 

Умягчение - это процесс извлечения из воды солей жесткости (кальция и магния). Селективное удаление солей жесткости производится несколькими методами: реагентным умягчением, ионным обменом, при котором ионы загрязненного раствора меняются местами с ионами ионообменного материала, в качестве которого используются различные ионообменные смолы.

Дополнительные методы очистки питьевой воды. 

Обеззараживание - завершающий этап процесса водоочистки. Цель - подавление жизнедеятельности содержащихся в воде болезнетворных микробов. 

Реагентный метод обеззараживания воды осуществляется путем добавления в воду сильных химических веществ, которые обладают окислительными свойствами. Среди таких веществ хлор, озон. Реагентное обеззараживание воды проходит в два этапа, на каждом этапе постепенно добавляется окислитель. Это может быть, как один окислитель, так и сочетание, например, озона и хлора.

Обеззараживание воды хлором. Хлор попадает в воду в виде газа, где вступает в реакцию с водой, из-за чего происходит гидролиз хлора и образовывается хлорноватистая кислота. Обеззараживание воды хлором происходит при низких температурах и высоком давлении. Поскольку хлор является сильным ядом, хранят его в емкостях с хорошей изоляцией. Сам же процесс хлорирования требует осторожности и особого внимания. Запах хлора в воде можно устранить, используя проточные фильтры с угольными картриджами. Обеззараживание воды натрием. Обеззараживание воды натрием, а точнее его гипохлоритом, применяется в промышленных масштабах, когда расход воды очень большой, а хранить газообразный хлор нет возможности. Эффективность такого обеззараживания воды не меньше, чем при участии обычного хлора. Гипохлорид натрия получают путем электролиза раствора поваренной соли. Этот процесс не вызывает никаких трудностей и является хорошей альтернативой хлорированию газообразным хлором. Он очень часто используется для обеззараживания сточных вод.

Озоновое обеззараживание воды. Озон - это один из самых мощных окислителей. Более того озонирование самый безопасный и чистый метод обеззараживания воды. Окисление загрязнителей озоном самый эффективный способ обеззараживания сточных вод. Единственный недостаток заключается в скорости распада, поэтому иногда озон просто не успевает окислить все органические соединения. Из-за этого обеззараживание воды озоном чаще всего применяют не как отдельный процесс, а как дополнение к обработке хлором или гипохлоритом натрия.

Особо необходимо выделить фторирование воды – искусственное добавление фторсодержащих соединений для повышения содержания фтора до гигиенических норм. Проводится при низком содержании фтора в питьевой воде. Недостаточное поступление фтора в организм человека приводит к повышенной заболеваемости населения кариесом зубов и некоторым другим нарушениям.

Оценка состояния и нормирования качества воды. В настоящее время в различных странах мира для оценки качества воды установлено более 100 показателей. При оценке степени загрязненности поверхностных вод учитываются: содержание плавающих примесей и взвешенных веществ, запах, привкус, окраска и температура воды, состав и концентрация минеральных примесей и растворенного в воде кислорода, состав ядовитых и вредных веществ, болезнетворных бактерий. В поверхностных водах определяется до 60 показателей и ингредиентов: элементы основного химического состава, взвешенные и органические вещества, биогенные компоненты (соединения азота, фосфора, железа, кремния), основные загрязняющие вещества (нефтепродукты, фенолы, СПАВ, цианиды), тяжелые металлы, пестициды. Определение конкретного списка специфических загрязняющих веществ для каждого пункта наблюдения проводится на основе информации о качественном составе и объеме загрязняющих веществ, поступающих в водный объект. Для получения комплексной оценки состояния поверхностных вод гидрохимические наблюдения проводятся совместно с гидробиологическими. Как правило, для гидробиологического мониторинга водотоков используются преимущественно донные (макрозообентос) и прикрепленные (фитоперифитон), а для водоемов - планктонные (фито- и зоопланктон) сообщества. В РБ разработан ряд технических нормативных правовых актов, позволяющих оценить гидробиологический и гидрохимический статус поверхностных водных объектов, в соответствии с которыми производится оценка гидробиологического и гидрохимического статусов речных и озерных экосистем. Определение статусов речной экосистемы осуществляется для участка реки в пункте наблюдений, озерной экосистемы - для всего озера в целом. На основе исследований состояния экосистеме присваивается один из пяти статусов: - отличный; - хороший; - удовлетворительный; - плохой; - очень плохой. 

Основными нормативные документами РБ, определяющими требования к качественному и количественному составу очищенных вод являются: 

• Водный кодекс Республики Беларусь, утвержденный Указом Президента РБ от 30 апреля 2014 г. № 149-3 с изменениями и дополнениями согласно Законам Республики Беларусь от 18 июля 2016 г. № 399-3 и от 17 июля 2017 г. № 51-3; 
• Экологические нормы и правила (ЭкоНиП 17.01.06-001-2017 «Охрана окружающей среды и природопользование. Требования экологической безопасности»), утвержденные Постановлением Минприроды РБ от 18 июля 2017 г. № 5-Т с дополнениями и изменениями от 20 декабря 2018 г. № 9-Т; 
• СанПиН 10-124 РБ «Питьевая вода и водоснабжение населенных мест. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Санитарные правила и нормы» с приложением «Правила установления контролируемых показателей качества питьевой воды и составления рабочей программы производственного контроля питьевой воды», утвержденные Постановлением Главного государственного санитарного врача Республики Беларусь от 19 октября 1999 г. № 46 и введенные в действие с 1 января 2000 г; 
• «Правила пользования централизованными системами водоснабжения, водоотведения (канализации) в населенных пунктах», утвержденные Постановлением Совмина РБ от 30 сентября 2016 г. № 788; 
• Постановление Минприроды РБ «О некоторых вопросах нормирования сбросов химических и иных веществ в составе сточных вод» от 26 мая 2017 г. № 16. 
• Требования СанПиН 10-124 РБ 66 Перечень контролируемых показателей качества воды поверхностного источника централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения установлен СанПиН 10-124 РБ99, в котором определены гигиенические требования и нормативы качества питьевой воды. Согласно им питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства. 

Соблюдение требований нормативных документов означает, что может быть сохранено здоровье человека. В тоже время, даже незначительное превышение уровня органических, неорганических, механических, растворенных и биологических загрязнений может привести к развитию ряда заболеваний, прежде всего, пищевого тракта человека. Качество питьевой воды должно соответствовать гигиеническим нормативам перед ее поступлением в распределительную сеть, а также в точках водозабора наружной и внутренней водопроводной сети.

Гигиенические нормативы безопасности воды. 

К гигиеническим нормативам безопасности воды водных объектов для хозяйственно-питьевого и культурно-бытового (рекреационного) использования относятся: 

• предельно допустимые концентрации химических веществ в воде водных объектов; 
• ориентировочные допустимые уровни химических веществ в воде водных объектов; 
• органолептические показатели; 
• микробиологические показатели; 
• показатели радиационной безопасности.

Гигиенические нормативы безопасности воды водных объектов для хозяйственно-питьевого и культурно-бытового (рекреационного) использования утверждаются Министерством здравоохранения Республики Беларусь. Гигиенические нормативы безопасности воды водных объектов для хозяйственно-питьевого и культурно-бытового (рекреационного) использования не устанавливаются для прудов-копаней и технологических водных объектов отдельных предприятий.

Нормативы допустимых сбросов химических и иных веществ в сточные воды. К ним относятся: 

• допустимая концентрация загрязняющих веществ в составе сточных вод, сбрасываемых в поверхностный водный объект (миллиграммов в кубическом дециметре); 
• максимально допустимая масса загрязняющих веществ в составе сточных вод, сбрасываемых в поверхностный водный объект, за определенный период времени (тонн в год). 

Установление нормативов допустимых сбросов химических и иных веществ в составе сточных вод производится с учетом нормативов качества воды поверхностных водных объектов. Требования к установлению нормативов допустимых сбросов химических и иных веществ в составе сточных вод определяются Министерством природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь.

Нормативы допустимых сбросов химических и иных веществ в составе сточных вод разрабатываются водопользователями и устанавливаются территориальными органами Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь в разрешениях на специальное водопользование, комплексных природоохранных разрешениях. В случае, если в процессе проведения реконструкции, модернизации, капитального ремонта очистных сооружений сточных вод не обеспечивается достижение нормативов допустимых сбросов химических и иных веществ в составе сточных вод, а также на период проведения пусконаладочных работ на таких сооружениях или выхода их на проектную мощность могут устанавливаться временные нормативы допустимых сбросов химических и иных веществ в составе сточных вод. Временные нормативы допустимых сбросов химических и иных веществ в составе сточных вод разрабатываются водопользователями и устанавливаются территориальными органами Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь в разрешениях на специальное водопользование, комплексных природоохранных разрешениях на срок от 1года до 3 лет.

Роль техногенных катастроф в загрязнении вод Мирового океана.

Загрязнение океана - современная экологическая проблема. Развитие цивилизации привело к усилению загрязнения Мирового океана. По поверхности Мирового океана дрейфуют миллионы тонн пластиковых отходов, причем, по оценкам экспертов, 80% этого мусора попало в океан с суши. Нефть и нефтепродукты - основной источник загрязнения Мирового океана. Нефть попадает в воду в результате техногенных катастроф, крушений танкеров и бурения скважин, но немало нефтепродуктов сбрасывает и обычный морской транспорт. Нефтепродукты - это товарная сырая нефть, прошедшая первичную подготовку на промысле, и продукты ее переработки, используемые в разных видах хозяйственной деятельности. Загрязнение окружающей среды этими веществами в мире обусловлено масштабами использования нефти во всем мире. Ежегодная мировая добыча сырой нефти составляет свыше 2,5 млрд т, причем спрос на нефть продолжает расти и увеличивается в год примерно на 8 %, соответственно растет и добыча нефти - в среднем на 5 % в год. При добыче, транспортировке, переработке, использовании нефти и нефтепродуктов потери их составляют около 50 млн т в год. Основные причины потери - аварии на нефтепромыслах, разрывы нефтепроводов. Нефтяные разливы приводят к гибели огромного количества морских животных, рыб и птиц, а кроме того, они препятствуют нормальному теплообмену между слоями воды.

 Загрязнение океанских вод достигло невиданных прежде масштабов. А между тем от состояния воды зависит не только благополучие экосистем - сама человеческая цивилизация во многом зависит от Мирового океана: он влияет на погоду и климат всей планеты. Нефть и нефтепродукты, сточные воды, химикаты, тяжелые металлы, радиоактивные отходы, ртуть и пластик - вот основные источники загрязнения Мирового океана.

 Многие страны давно предпринимают попытки исправить ситуацию или хотя бы максимально снизить вред, который человеческая деятельность наносит Мировому океану. Например, во Франции был принят закон, регламентирующий расположение точек забора и сброса воды для фабрик и заводов. Морское побережье регулярно патрулируют вертолеты, задача которых - следить за сбросами танкеров. Высокотехнологичное и эффективное решение проблемы сбросов нашли в Швеции - емкости каждого танкера метят особыми изотопами, поэтому ученые, анализирующие нефтяные пятна, всегда могут установить, с какого конкретно судна был произведен сброс. 

По инициативе ООН был подписан ряд важных международных соглашений, регламентирующих использование ресурсов Мирового океана, нефтедобычи и пр. Наибольшую известность получила Конвенция ООН по морскому праву, подписанная в 1982 году большинством стран. 

Существуют также различные мировые и региональные Конвенции: 

• Конвенция по предотвращению загрязнения моря сбросами отходов и других материалов от 1972 года, 
• Международная конвенция об учреждении международного фонда для компенсации ущерба от загрязнения нефтью 1971 и 1974 годов, 
• Международная конвенция об ответственности и компенсации за ущерб в связи с перевозкой морем опасных и вредных веществ от 1996 года и другие.

Основные направления охраны водных ресурсов. Системная организация природоохранной деятельности является обязательным условием устойчивого социально-экономического развития страны, обеспечения ее экологической безопасности и служит гарантом результативности в природоохранной сфере. В целях реализации задач «Декларации тысячелетия» ООН, Протокола о воде и здоровье к Конвенции по охране и использованию трансграничных водотоков и международных озер Минприроды РБ утверждена Водная стратегия Республики Беларусь на период до 2020 года, определяющая основные проблемы и задачи в области использования и охраны вод, которые необходимо решать с учетом особенностей предстоящего этапа социально- экономического развития страны. В результате проводимой государственной политики в области использования и охраны вод, а также в связи с переходом на применение наилучших доступных технических методов за последние 15 лет сократились объемы добычи (изъятия) вод на 23 %. Наблюдается устойчивая тенденция к сокращению удельного водопотребления на душу населения с 214 до 137 л/сут/чел., а также объемов использования воды на производственные нужды на 393 млн. м3 (50 %). Сокращению объемов использования воды на производственные нужды способствовало внедрение приборного учета вод. В настоящее время приборным учетом по добыче (изъятию) вод охвачено 100 % объектов промышленности и 96 % сельскохозяйственных организаций. Эти показатели достигнуты за счет проведения водопользователями мероприятий по увеличению объемов воды в системах оборотного и повторного (последовательного) водоснабжения, что позволило, в целом по республике, достичь за последние 10 лет экономии воды до 93 % от объема ее использования.

Современные и уникальные технологии ликвидации последствий образования гигантских нефтяных пятен в Мировом океане. Нефтяное загрязнение морской поверхности обнаруживается на космических снимках благодаря тому, что нефтяная плёнка сдерживает волнение и вызывает появление сликов. Слики (от англ slick - гладкий, блестящий) - это гладкие зеркальные полосы или пятна на поверхности океанов, морей или внутренних водоёмов, которые имеют на радиолокационных изображениях практически чёрный цвет. При лёгком бризе они могут иметь вид пятен, а при ветре более 5 м/с разбиваются на узкие полосы. Основная причина появления сликов - плёнки различных органических соединений, в том числе поверхностно-активных веществ (ПАВ). Источниками органического вещества в океане являются животные и растения, а также естественные источники сырой нефти. Вещества биогенного происхождения образуют на поверхности моря плёнки в несколько мономолекулярных слоёв толщиной 10’7-10 б см, скапливаясь в районах высокой биологической активности. Биогенные плёнки - результат жизнедеятельности морских организмов и растений, главным образом, фито и зоопланктона, а также бактерий; они образуются в море при сложных биохимических реакциях в процессе жизнедеятельности и разложения морских организмов, и не могут считаться загрязнениями в прямом смысле слова. Длительность сохранения загрязнений. Органические пленки сохраняются в море при слабых ветрах в течение продолжительного времени и начинают разрушаться, когда скорость ветра превышает 6-7 м/с. После прекращения действия сильного ветра органические вещества снова выносятся на поверхность и образуют слики.

Особенности разлива нефти и её продуктов переработки. Разлившаяся в море нефть образует плёнки различной толщины, так как нефть и продукты её переработки представляют собой сложные смеси. Благодаря своим физико-химическим свойствам нефть может существовать в океане довольно долгое время в виде плёнок, в эмульгированном виде или в виде агрегатов. На распространение плёнок по поверхности моря влияют два процесса: перенос (дрейф) под действием ветра, волн и течений и самопроизвольное растекание по поверхности. При сильном ветре пятно разрушается и в слое ветрового перемешивания возникает нефтяная эмульсия (причём водная эмульсия со временем оседает на дно). Плёнки антропогенного происхождения на поверхности моря образуют не только нефть и продукты её переработки, но и различные технические и бытовые масла, жирные кислоты и спирты, синтетические поверхностно активные вещества (СПАВ), содержащиеся в бытовых, промышленных и канализационных стоках. В отличие от ПАВ/СПАВ, нефть никогда не растекается до мономолекулярных слоёв, а её плёнки имеют большую толщину.

Классификация способов очистки водных ресурсов от нефти. В настоящее время разработаны различные методы очистки и восстановления морских акваторий от разливов нефти, которые можно классифицировать следующим образом:

• механические (сбор нефти с поверхности воды различными приспособлениями);
• физико-химические (например, контролируемое сжигание, применение различных адсорбентов, диспергирование и эмульгирование);
• биологические (биоремедиационные) методы.

Механические способы для механизированного способа сбора нефти с водной поверхности применяют различные суда и устройства, специально оборудованные боновыми заграждениями, нефтеоткачивающими насосами и другими приспособлениями. Боновые (плавучие) заграждения имеют различные модификации (постоянной плавучести, надувные, приливные, всплывающие и др.) и изготавливаются из специальной ткани, обладающей высокой прочностью и стойкостью к воздействию нефтяных углеводородов и служат для ограничения распространения нефтяной пленки по поверхности воды, а также способствуют их концентрированному сбору. В крупных морских и речных портах располагаются экологические службы, которые комплектуются нефте-, мусоросборщиками, предназначенными в основном для удаления нефтяных загрязнений с большой площадью разлива. Главным недостатком данного способа является невозможность удаления тонкой нефтяной пленки с водной поверхности.

Применение физико-химических методов основано на использовании различных сорбентов, например, торфяной бертинат - обезвоженный торф, аэросил - пирогенная двуокись кремния (SiO2), сорбент на основе бутадиенстирольного каучука в виде крошки и др. Наиболее предпочтительно использование углеродных сорбентов, в особенности углематериалов высокой пористости, которая достигается специальной обработкой углей: гидрофобный вспученный перлит, угольные адсорбенты, полученные в процессе окисления полукоксованием каменных углей, карбонизированный уголь, терморасширенный графит. Применение находят синтетические сорбенты, изготавливаемые из полипропиленовых волокон, формируемых в нетканые рулонные материалы различной толщины. Кроме того, используют полиуретан в губчатом или гранулированном виде, формованный полиэтилен с полимерными наполнителями и другие виды пластиков. В качестве сорбентов широко применяют пористые материалы: золу, коксовую мелочь, торф, силикагели, алюмогели, активные глины и др. Наибольший интерес вызывают сорбенты, являющиеся отходами различных производств. При их использовании в качестве сорбентов решаются сразу две задачи: очистка загрязненной воды и утилизация отходов. В качестве поглотителей нефтепродуктов могут быть использованы отходы деревообрабатывающей и целлюлозной промышленности, такие как древесные опилки и гидролизный лигнин, растительные отходы льняной костры, модифицированные химическим путем, рисовой шелухи и гречихи, карбонизированной подсолнечной лузги, лузги пшеницы высокочастотной плазменной модификации, высушенный жом сахарной свеклы, стержней кукурузных початков, обработанных сжиженной углекислотой. Известны способы получения ферромагнитного сорбента для сбора нефти с водной поверхности на основе крупнотоннажных отходов производства неорганических веществ.

К биологическим способам очистки поверхности морских вод относят - использование биопрепаратов на основе различных видов микроорганизмов, или биоремедиацию (bio - жизнь, remedio - лечение). Данный метод основан на внедрении в загрязненный водный объект активных микроорганизмов- деструкторов, что позволяет не только проводить эффективную очистку от нефтяных загрязнений, но и стимулировать восстановление естественных процессов самоочищения экосистемы. Для биоремедиации водной среды используются концентрированные биологические препараты, основу которых составляют специально подобранные углеводородокисляющие микроорганизмы (бактерии), ферменты и биосурфактанты (поверхностно-активные вещества), способные ускорять процессы естественного разложения органического загрязнения за счёт быстрого расщепления органических молекул, существенно облегчая тем самым усвоение бактериями загрязняющего вещества. Биоремедиация считается одной из самых важных экологически чистых и экономически эффективных технологий для морской экологической очистки, которая приводит к полному разложению сложных нефтяных углеводородов нефти в процессе микробного метаболизма на более простые нетоксичные соединения (углекислый газ и воду), которые вновь принимают участие в биогеохимическом цикле биогенных элементов в природе. Микробиологические способы очистки водной среды от нефтяного загрязнения включают также использование биопрепаратов на основе монокультур микроорганизмов, микробных сообществ (консорциумы и ассоциации), а также генетически модифицированных штаммов микроорганизмов. В составе биопрепаратов также могут присутствовать различные добавки- стимуляторы (крахмал, кукурузный экстракт, кормовые дрожжи, глюкоза, ферменты, удобрения) или иммобилизаторы. Для увеличения эффективности очистки нефтезагрязненных вод используют также иммобилизация микроорганизмов на поверхности носителя с включением их в гранулы гелей.