Вид загрязнения | Количество кг/(год·га) |
Взвешенные вещества | 2000 – 2500 |
БПК5 | 140 – 200 |
Нефтепродукты | 60 – 100 |
Азот общий | 4 – 6 |
Фосфор общий | 1,0– 1,5 |
Минерализация | 400 – 600 |
Концентрация загрязняющих веществ определяется такими особенностями территории, как плотность населения, объем и виды промышленности, транспортная насыщенность, степень благоустроенности и т. п., а также гидрометеорологическими факторами: интенсивностью и объемом талых вод, режимом выпадения осадков, коэффициентами поверхностного стока.
Взвешенные вещества, поступающие в реки и водоемы с городских территорий, представляют достаточно большую санитарно-экологиченскую опасность. Они ведут к заилению рек. Органические же вещества, составляющие в среднем 20–30 % общего количества взвешенных веществ, существенно снижают содержание кислорода в воде и в процессе анаэробного распада сильно ухудшают качество воды.
Использование воды в мире
Ресурсы пресных вод Земли формируются в процессе глобального круговорота воды, который является опреснителем вод и способствует их непрерывному возобновлению. При кажущемся обилии воды на планете пресная вода составляет всего 3 % от общих запасов, причем 3/4 пресной воды составляют льды Арктики и Антарктиды. Пятую часть составляют подземные воды. Лишь 1 % циркулирует в реках и озерах.
Общее потребление пресных вод из года в год возрастает во всех регионах мира. Если в начале нашего столетия человечество потребляло 400 км3 воды в год, то ныне нам ежегодно необходимо уже около 4000 км3, т.е. около 10 % объема мирового речного стока.
По регионам мира использование водных ресурсов сильно варьирует. Указанный процент отражает отношение количества воды, используемой на хозяйственные нужды, к запасам местных водных ресурсов.
В результате постоянно растущего водопотребления происходит истощение ресурсов пресных вод за счет загрязнения источников пресных вод, безвозвратного расходования воды. Необходимо рассмотреть основные виды мирового водопотребления и его экологические последствия.
Орошение являлось основой жизни в Древнем Египте, Месопотамии, Индии, Китае. Орошаемое земледелие как в древности, так и теперь является главным водопотребителем.
Со второй половины нынешнего столетия начался качественно новый этап в развитии орошения, характеризующийся существенным ростом орошаемых площадей, расширением их географии. В результате в настоящее время практически нет стран, где бы ни применялось орошение.
Наибольшей орошаемой площадью располагает Азия. Здесь практически во всех странах используется орошение. На юге и востоке континента сосредоточены основные массивы орошаемых земель, большая часть которых используется для выращивания риса.
Другим видом водопотребления является коммунально-бытовое водопотребление. Этот вид расходования водных ресурсов связан с потреблением воды населением городов и сельской местности. При этом особые требования предъявляются к качеству воды.
В настоящее время суммарный объем потребляемой населением воды превысил 250 км3 в год. Но лишь 4 % населения земного шара пользуются водой в достаточном количестве,* т.е. около 300– 400 л/сутки на человека (из которых 10 % доброкачественная питьевая вода), а для 2/3 населения, сосредоточенных главным образом в Африке и Азии, удельное потребление воды в 10 раз меньше.
По данным международной конференции в Рио-де-Жанейро (1992 г.), в развивающихся странах каждый третий житель страдает от недостатка питьевой воды. 80 % всех болезней и 1/3 всех смертных случаев в них вызваны потреблением загрязненной воды. Поэтому важной проблемой становится обеспечение всех жителей планеты доброкачественной питьевой водой за счет рационального ее использования. Весьма показателен такой пример. По оценкам американских экспертов, в США в среднем потери питьевой воды, связанные с ее утечкой из водопроводов, составляют около 120 л в сутки на человека. Эта величина соответствует суммарному среднесуточному потреблению воды одного жителя Индии и Китая.
В настоящее время на нужды промышленности и энергетики расходуется 760 км3 воды, что уступает только орошению. Суммарные оценки современного и будущего расходования воды в промышленности и энергетике представлены в таблице 4.2.
Таблица 4.2.
Использование воды в промышленности и энергетике, км3/год
(по И.Р. Голубеву)
Регионы | Современное состояние | Прогноз на начало XXI в. | ||||
Водозабор | Безвозвратный расход | Сточные воды | Водозабор | Безвозвратный расход | Сточные воды | |
Европа | 200–210 | 30–37 | 160–175 | |||
Азия | 320–340 | 65–70 | 215–270 | |||
Африка | 6,5 | 4,5 | 30–35 | 5–10 | ||
Северная Америка | 363–370 | 50–60 | ||||
Южная Америка | 100–110 | 20–25 | 60–87 | |||
Австралия | 1,5 | 0,1 | 1.5 | 3,0–4 | 2–3,0 | |
Бывший СССР | 11,9 | 140–150 | 20–27 | 120–130 |
Объемы потребления воды в промышленности весьма различаются по отраслям. Так, на производство 1 т хлопчатобумажных тканей расходуется 250 м3 воды, а для выпуска 1 т синтетического волокна – 2500 – 5000 м3 воды. Очень много воды расходуется в производстве цветных металлов: выплавка 1 т никеля требует 4000 м3 воды. Наибольшее количество воды расходуется в промышленности США – 260 км3/год, что составляет почти треть суммарного мирового расходования. По прогнозам ученых, к концу XX в. водозабор в странах Азии, Африки, Латинской Америки возрастет в 3–5 раз, а в экономически развитых странах – лишь на 10–25 %, поскольку их водные ресурсы истощены как количественно, так и качественно.
Всего на земном шаре к настоящему времени сооружено свыше 30 тыс. водохранилищ, суммарный объем которых составляет около 6 тыс.км3. Общая площадь водохранилищ мира составляет 400 тыс.км2, что соответствует территориям таких государств, как, например, Норвегия, Марокко, Парагвай.
С поверхности водохранилищ испаряется значительное количество воды – до 240 км3. Для Африканского континента в целом этот вид расходования воды прочно удерживает второе место после орошения, превышая в 5 раз по абсолютной величине промышленное водопотребление.
Суммарное использование водных ресурсов превысило 3500 км3. Основное водопользование – орошаемое земледелие.
Необходимым является определение основных путей охраны водных ресурсов в процессе их использования. Главным в охране водных ресурсов должна стать борьба с причинами загрязнений, а не с их последствиями, преобладающая ныне. Именно такой подход предусматривает интересы современного и особенно будущего поколения.
Современная стратегия охраны вод, ориентированная на нейтрализацию сточных вод очистными сооружениями, рано или поздно заведет мировое сообщество в тупик. Ведь, для того чтобы нейтрализовать даже хорошо очищенную сточную воду, необходимо иметь в водных объектах, куда сбрасываются стоки, чистую воду, обеспечивающую разбавление стоков как минимум в 10–12 раз. Только в этом случае естественный процесс самоочищения может справиться с доочисткой. Некоторые виды очищенных сточных вод требуют разбавления в 40–50-кратном количестве.
Вместе с тем ряд технологических мер должен служить ориентирами для рационального использования ресурсов вод всех стран мира.
В XXI веке вода стала лимитирующим фактором для существования человечества. В таблице 4.3. приведены данные о подушевом потреблении воды современного человека.
Таблица 4.3
Потребление воды на одного человека в мире
Вид потребления | Объем, м3 сут-1 |
Бытовое в сельской местности | 0,045 |
Бытовое в городах | 0,460 |
Промышленное потребление | 0,900 |
Производство электроэнергии | 1,600 |
Сельскохозяйственное потребление | 2,200 |
Итого: | 5,200 |
В том числе: безвозвратное | 1,500 |
Использование воды в РБ
По данным государственного водного кадастра, забор воды из природных водных источников в 2003 г. уменьшился по сравнению с прошлым годом на 33,3 млн.м3 и составил 1832 млн.м3, в том числе из поверхностных водных объектов – 768 млн. м3, из подземных – 1064 млн.м3 (табл. 4.4).
Таблица 4.4
Динамика объемов забора природных вод за 1999–2003 гг., млн.м3
Год | Поверхностные воды | Подземная вода | Всего для использования | Общий водозабор | ||
для использования | для перераспределения в р. Свислочь | Всего | ||||
Прослеживающаяся в последние годы тенденция к снижению использования воды на производственные нужды и сельcкохозяйственное водоснабжение сохранилась. Особенно заметно сократилось использование воды в промышленности (на 41,6 млн.м3 или 8,6 %) по сравнению с 2002 г.
Использование воды на хозяйственно-питьевые нужды остается сравнительно стабильным. Некоторое уменьшение (на 9 млн.м3) этого показателя по сравнению с предыдущим годом связано с упорядочением учета объемов передаваемой воды в систему жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ) за счет расширения сети приборного обслуживания жилого фонда городов. Объемы потерь при транспортировке составили 116 млн.м3, сохранившись в целом в республике на уровне предыдущего года, однако по ряду городов (Брест, Молодечно, Слуцк) эти потери значительно возросли. В 2003 г. зарегистрировано дальнейшее снижение потребления воды питьевого качества на производственные нужды (с 164 до 157 млн.м3).
Общий объем забранной воды по сравнению с 2002 г. сократился во всех областях, кроме Брестской области и г.Минска. Причем в Брестской области увеличился забор поверхностных вод, а в г.Минске – подземных вод. В структуре водозабора в 2003 г., как и во все последние годы, преобладали подземные воды. Аналогичная ситуация характерна и для отдельных областей страны, в которых относительная величина подземного водозабора варьировала от 51 % в Гомельской области до 71 % в Могилевской.
В целом в крупных городах (с учетом г.Минска) при транспортировке теряется 77 млн.м3 воды, т.е. 66 % общего объема потерь воды в стране. При этом величина потерь в Минске составляет 35 млн.м3, Бресте – 8, Витебске – 9, Гомеле – 9, Гродно – 4, Могилеве – 12 млн.м3. Потери воды в городах связаны в основном с различного вида утечками в системе жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ) и достигают величины 115 млн.м3. В промышленности, главным образом в энергетике, этот показатель достигает 1,0 млн.м3.
Самым крупным потребителем воды среди городов страны является Минск, где в 2003 г. использовано 271 млн.м3, в том числе на хозяйственно-питьевые нужды – 220 млн.м3 и на производственные – 51 млн.м3. В остальных крупных городах использованы следующие объемы воды: Бресте – 39,7 млн.м3 (забрано 47,5 млн.м3), Витебске – 45,9 (забрано 56,3), Гомеле – 70,8 (забрано 80,2), Гродно – 70,6 (забрано 75,5), Могилеве – 72,5 млн.м3 (забрано 85 млн.м3). Причем во всех областях, за исключением Витебской, на хозпитьевые цели приходится больше воды, чем на производственные. По объемам воды, направленным в 2003 г. на орошение (12 млн.м3), Брестская область значительно превзошла все остальные области (7 млн.м3). По количеству воды, использованной в рыбном прудовом хозяйстве, выделяются Минская, Брестская и Гомельская области, на долю которых приходится 89 % всей израсходованной воды.
Наибольший объем воды для использования забирается в бассейне Днепра – 1114 млн.м3, в том числе в бассейнах Березины и Припяти соответственно 444 млн.м3 и 370 млн.м3.
Сточные воды. В поверхностные водные объекты в 2003 г. Сброшено 1143 млн.м3 сточных вод, в том числе:
недостаточно очищенных | |
нормативно очищенных | |
нормативно чистых (без очистки) |
Произошло дальнейшее уменьшение сброса загрязненных сточных вод на 5 млн.м3, нормативно очищенных на 11, нормативно чистых на 9 млн.м3. Динамика сброса различных сточных вод показана на рисунке 4.1.
Рис. 4.1. Динамика сброса сточных вод в водные объекты
Наибольший объем нормативно чистой воды сброшен в водные объекты предприятиями сельского хозяйства – 153 млн.м3 (главным образом прудового – 150 млн.м3), наименьший – ЖКХ (17,4 млн.м3). На промышленность приходится 84,8 млн.м3 нормативно чистой воды, образованной в основном в энергетике (71,9 млн.м3).
Самую значительную часть отводимых вод составляют нормативно очищенные воды, 85 % из них образовано в сфере ЖКХ и бытового обслуживания (742,8 млн.м3), причем на бытовое обслуживание приходится всего 1 млн.м3.
Удельный вес недостаточно очищенных сточных вод в суммарном водоотведении, как и в предыдущие годы, не превышал 2 %, их основной объем приходится на ЖКХ и составляет 14 млн.м3 из 15 млн.м3.
В сфере промышленного производства наибольший вклад в водоотведение вносит энергетика (81,6 млн.м3), несколько меньший объем сточных вод образуется в нефтехимической отрасли (74,8 млн.м3) и топливной промышленности (32,9 млн.м3). Сточные воды этих отраслей вместе со сточными водами пищевой промышленности (10 млн.м3) составляют 94 % всех образующихся в промышленности сбросов (рис 4.2).
Почти весь объем нормативно чистых сточных вод (96 %), отводимых в водотоки, формируется тремя отраслями промышленности: электроэнергетикой (84 %), пищевой (10 %) и химической, в том числе нефтехимической (2 %). Основной объем нормативно очищенных сточных вод сбрасывается в водные объекты химической (в основном нефтехимической) промышленностью (58 % или 72,8 млн.м3). Вместе с топливной промышленностью на них приходится 84 % отводимых в промышленном секторе нормативно очищенных сточных вод.
Современная система канализации предусматривает, как правило, совместную очистку сточных вод промышленных предприятий и жилищно-коммунального хозяйства городов Беларуси на единых очистных сооружениях. Их суммарная мощность увеличилась в 2003 г. по сравнению с прошлым годом на 17 млн.м3 и составила 1346 млн.м3. В то же время фактический объем очищенных сточных вод не превышает 887 млн.м3. Однако многие очистные сооружения принимают сточные воды с концентрацией, по отдельным ингредиентам превышающей нормируемые значения. Кроме того, имеются случаи перегрузки некоторых, требующих реконструкции, очистных сооружений по объему принимаемых стоков. Все это вместе взятое способствует поступлению в водные объекты сточных вод, содержащих различные загрязняющие вещества, доля которых в рассматриваемом году составила в целом по республике 85 %, в областях варьировала от 52 % до 100 %, в городах – от 88 % до 100 %.
Основное количество сточных вод, имеющих загрязняющие вещества, формируется в сфере ЖКХ (78 % суммарного объема). В их составе содержится 94 % всего сбрасываемого в реки азота аммонийного, 90 % фосфатов, 89 % органических веществ, 87 % СПАВ, 91 % азота нитритного, 85 % взвешенных веществ, 89 % приходится на нефтепродукты, 87 % – хлориды и 50 % – сульфаты.
В сельском хозяйстве, согласно статистическим данным, главным поставщиком загрязняющих веществ, отводимых в реки и водоемы в составе сточных вод, является прудовое рыбное хозяйство. На его долю приходится 90 % поступающих в водные объекты взвешенных веществ, 50 % азота аммонийного, 96 % железа общего, 86 % сульфатов, 71 % органических веществ, 66 % хлоридов и, наконец, 50 % фосфатов.
Рис. 4.2. Удельный сброс сточных вод в поверхностные водные объекты по отраслям промышленности за 2003 г.
Среди локальных источников загрязнения поверхностных вод выделяются крупные города (областные центры) и г.Минск, на долю которых приходится 86 % общей нагрузки на реки и водоемы по тяжелым металлам (никелю, меди, цинку, хрому), 63 % соединениям азота (аммонийному, нитратному и нитритному), 65 % взвешенным веществам, 61 % органическим веществам и 63 % по нефтепродуктам. При этом самым мощным локальным источником техногенного пресса на реки страны как по объему сбрасываемых вод, так и по количеству содержащихся в них уже упомянутых загрязняющих веществ является г.Минск. Здесь формируется 55 % суммарной нагрузки по тяжелым металлам, 39–56 % соединениям азота, 40 % взвешенным веществам, 44 % нефтепродуктам, 39 % органическим веществам. Кроме Минска следует отметить Витебск, на долю которого приходится 72 % объема содержащегося в сточных водах молибдена, Гомель, где формируется 58 % сбрасываемых в водные объекты фторидов.