Сточные воды и их образование

Сточными водами называются воды, загрязнённые отходами с промышленного или сельскохозяйственного производства и бытовыми отходами. Обычно сточные воды удаляются с территории населённых мест и промышленных предприятий системами канализации. К сточным водам относят также воды, образующиеся в результате выпадения атмосферных осадков и таяния снега в пределах населённых пунктов и промышленных объектов, иногда называемые ливневыми стоками.

По оценке ООН, объём сточных вод, подвергающихся очистке и собирающихся в разные резервуары на Земле, составляет около 700 км³/год. Из них 1/3 настолько грязна, что вторичное их использование невозможно. Для естественной самоочистки таких вод нужны чистые воды в объёме, в 12–15 раз превышающем объём загрязнённых вод, то есть на это понадобилось бы 12% всех водных запасов мира.

Сточные воды можно подразделить на три основные вида по их происхождению: производственные стоки, сельскохозяйственные и коммунально-бытовые.

Состав производственных стоков зависит от рода промышленных предприятий, типа оборудования, используемого сырья и реагентов, технологии производства, степени очистки вод и ряда других причин. Среди них немаловажную роль играют общественно-политические и социальные условия, психологическое отношение производственников к экологическим проблемам. Однако по отраслям промышленности можно проследить ряд характерных особенностей.

Например, производственные стоки нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности содержат обычно эмульгированные углеводороды, нафтеновые кислоты, меркаптаны (органические сернистые соединения, аналоги спиртов).

В сточных водах химической промышленности обычны фенолы, спирты, смолы, натрий, кальций, хлориды, сульфаты.

Сточные воды ТЭС разнообразны. На электростанциях, работающих на твёрдом топливе, сбросовые воды из системы гидрозолоудаления, после освобождения от золы и шлака, имеют повышенную концентрацию фторидов, мышьяка, ванадия, часто содержат канцерогенные органические соединения, фенолы. На станциях, работающих на жидком топливе, сточные воды содержат нефтепродукты.

Наибольшую опасность для биосферы представляет поступление в реки со сточными водами ртути, так как она аккумулируется в гидробионтах и, в частности, в рыбе в бóльших на 3–4 порядка концентрациях, чем содержится в водной среде.

В числе промышленных стоков, поступающих в реки, следует особо отметить шахтные воды и сбросы, поставляемые предприятиями по обогащению добываемых руд. Вблизи таких фабрик накапливаются отходы, образующие так называемые хвостохранилища, из которых большое количество загрязнителей вымывается атмосферными осадками и поступает в близлежащие реки.

Антропогенный характер имеют многие случаи эвтрофирования водоёмов (повышения биологической продуктивности, зарастания), когда этот процесс не обусловлен следствиями естественного старения озера. Крупным примером является широко известное эвтрофирование озера Эри, куда ежегодно сливалось 43,5 млрд. л промышленных сточных вод и 7 млрд. л бытовых. Последнее время принимаются меры по восстановлению нормальной жизни в озере (рис.6).

Рис. 6. Стадии эвтрофирования водоёма

А) увеличение загрязнения; Б) разложение водорослей; В) аэробное разложение, потребление кислорода после отмирания водорослей (вторичное БПК); Г) анаэробное разложение (увеличение вторичного БПК)

Сельскохозяйственные сточные воды формируются в результате внесения минеральных и органических удобрений, а также средств борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур.

36–40% вводимого с удобрениями в почвы азота смывается и попадает в реки, что способствует бурному размножению бактерий и водорослей, создавая угрозу кислородного голодания. В организме человека, пьющего воду, загрязнённую азотом, накапливаются нитраты, которые, превращаясь в нитриты, нарушают дыхательную функцию крови. Доля смыва с полей фосфорных удобрений менее значительна.

Речная сеть принимает в себя также громадное количество употребляемых в сельском хозяйстве пестицидов и является их переносчиком на большие расстояния. В водных экосистемах пестициды накапливаются в жировых тканях рыб, подавляя скорость их роста, нарушая миграции и активность. Происходит биоконцентрирование ДДТ (инсектицида) из воды и водных осадков планктоном, затем в возрастающих концентрациях по пищевым цепям переносится последовательно червям, рыбам и птицам (рис.7).

Рис. 7. Скорость биоконцентрирования ДДТ по трофическим цепям

Коммунально-бытовые сточные воды. К 1970 г. производство детергентов (синтетических поверхностно-активных веществ, широко используемых как моющие средства) достигло 3500 тыс. т. В развитых странах ещё в 60-е годы на долю детергентов уже приходилось 90% от общего количества всех моющих средств, а на долю мыла и мыльных порошков — 10%. Детергенты — сильные токсиканты, биологически почти не разложимые. В развитых странах их концентрация в сточных водах достигает 5–15 мг/л, так как они плохо поддаются очистке, и в водоёмы попадает 50–60% их первоначального количества. С ростом плотности населения становится совершенно недопустимым сброс коммунально-бытовых сточных вод даже после неполной их очистки.