Любой водоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой.
На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или
подземного стока, разнообразные природные явления, индустрия,
промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и
бытовая деятельность человека. Источниками загрязнений вод могут быть:
- атмосферные осадки, с которыми поступают различные загрязнители антропогенного характера из воздуха и почв;
- городские сточные воды, содержащие фекалии, детергенты (моющие средства), патогенные микроорганизмы;
- сточные воды различных отраслей производства.
Наиболее стойкие загрязнители - нефтяные масла. Опасны загрязнители
целлюлозно-бумажной, химической, текстильной, металлургической,
горнорудной, пищевой промышленности, заводов по очистке урановой руды и
переработке ядерного топлива для реакторов, атомных электростанций.
Источником загрязнения является и сельское хозяйство в связи с
применением пестицидов, удобрений, образованием животноводческих стоков,
богатых мочевиной (они могут поступать в водоемы с сельскохозяйственных
угодий с ливневыми водами).
Обычно различают биологическое (органическое), химическое и
физическое (тепловое) загрязнения вод. Отдельно выделяют тепловое
загрязнение.
Биологическое загрязнение - стоки, содержащие фекалии, мочу,
пищевые отходы, стоки боен, пивоваренных, молочных и сахарных заводов,
сыроварен, отходы целлюлозно-бумажной промышленности, кожевенных
производств и др. Такие воды являются бактериологически зараженными и
могут вызывать дизентерию, кишечные инфекции, тиф и другие инфекционные
заболевания. К патогенам относятся: бактерии, вирусы, простейшие
организмы, грибковые образования, черви и др.
Биологическое загрязнение воды отличается от химического и физического загрязнения следующим образом:
- патогены имеют дискретный характер;
- патогены собираются в сгустки и оседают на твердых частицах, то есть не имеют средней концентрации в воде;
- вероятность риска заражения зависит от его биологической
опасности, а также от возраста, веса, пола и иммунитета потребителя
воды, т.е. наибольшую опасность патогены представляют для маленьких
детей и престарелых людей;
- патогены размножаются в организме хозяина не только после потребления воды, но и в пищевых продуктах и напитках;
- патогены не накапливаются в организме
Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных
химических свойств воды за счет увеличения содержания в ней вредных
примесей неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые
частицы) и органической природы (нефть и нефтепродукты, органические
остатки, поверхностноактивные вещества, пестициды). Его вызывают сточные
воды предприятий, содержащие в токсичных количествах соли тяжелых
металлов, нитраты и нитриты, сульфаты и сульфиды, персульфаты,
нефтепродукты, фенолы, пестициды и другие химические соединения, которые
нарушают процессы фотосинтеза, обусловливают непригодность воды для
рыбного хозяйства, рекреационных целей и хозяйственно-питьевого
назначения.
Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями являются
разнообразные химические соединения, токсичные для обитателей водной
среды. Это чаще всего соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома,
меди, фтора. Большинство из них попадает в воду в результате
человеческой деятельности. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а
затем передаются по пищевой цепочке более высокоорганизованным
организмам.
Кроме
перечисленных веществ, к опасным заразителям водной среды можно отнести
неорганические кислоты и основания, обуславливающие широкий диапазон рН
промышленных стоков и способных изменять рН водной среды до значений
15,0 или выше 18,0, тогда как рыба в пресной и морской воде может
существовать только в интервале рН 5,0 - 8,5. Среди основных источников
загрязнения гидросферы минеральными веществами и биогенными элементами
следует упомянуть предприятия пищевой промышленности и сельское
хозяйство. С орошаемых земель ежегодно вымывается около 16 млн. т.
солей. Отходы, содержащие ртуть, свинец, медь локализованы в отдельных
районах у берегов, однако некоторая их часть выносится далеко за пределы
территориальных вод. Загрязнение ртутью значительно снижает первичную
продукцию морских экосистем, подавляя развитие фитопланктона. Отходы,
содержащие ртуть, обычно скапливаются в донных отложениях заливов или
эстуариях рек. Дальнейшая ее миграция сопровождается накоплением
метиловой ртути и ее включением в трофические цепи водных организмов.
Так, печальную известность приобрела болезнь Минамата, впервые
обнаруженную японскими учеными у людей, употреблявших в пищу рыбу,
выловленную в заливе Минамата, в который бесконтрольно сбрасывали
промышленные стоки с техногенной ртутью.
Среди вносимых в океан с суши растворимых веществ, большое
значение для обитателей водной среды имеют не только минеральные,
биогенные элементы, но и органические остатки. Вынос в океан
органического вещества оценивается в 300 - 380 млн. т./год. Сточные
воды, содержащие суспензии органического происхождения или растворенное
органическое вещество, пагубно влияют на состояние водоемов. Осаждаясь,
суспензии заливают дно и задерживают развитие или полностью прекращают
жизнедеятельность данных микроорганизмов, участвующих в процессе
самоочищения вод. При гниении данных осадков могут образовываться
вредные соединения и отравляющие вещества, такие как сероводород,
которые приводят к загрязнению всей воды в реке. Наличие суспензий
затрудняют также проникновение света в глубь воды и замедляет процессы
фотосинтеза. Одним из основных санитарных требований, предъявляемых к
качеству воды, является содержание в ней необходимого количества
кислорода. Вредное действие оказывают все загрязнения, которые, так или
иначе, содействуют снижению содержания кислорода в воде.
Поверхностноактивные вещества (жиры, масла, смазочные материалы)
образуют на поверхности воды пленку, которая препятствует газообмену
между водой и атмосферой, что снижает степень насыщенности воды
кислородом. Значительный объем органических веществ, большинство из
которых не свойственно природным водам, сбрасывается в реки вместе с
промышленными и бытовыми стоками. Нарастающее загрязнение водоемов и
водостоков наблюдается во всех промышленных странах.
В связи с быстрыми темпами урбанизации и несколько замедленным
строительством очистных сооружений или их неудовлетворительной
эксплуатацией водные бассейны и почва загрязняются бытовыми отходами.
Особенно ощутимо загрязнение в водоемах с замедленным течением или
непроточных (водохранилища, озера). Разлагаясь в водной среде,
органические отходы могут стать средой для патогенных организмов. Вода,
загрязненная органическими отходами, становится практически непригодной
для питья и других надобностей. Бытовые отходы опасны не только тем, что
являются источником некоторых болезней человека (брюшной тиф,
дизентерия, холера), но и тем, что требуют для своего разложения много
кислорода. Если бытовые сточные воды поступают в водоем в очень больших
количествах, то содержание растворимого кислорода может понизиться ниже
уровня, необходимого для жизни морских и пресноводных организмов.
Тепловое загрязнение исходит от тепловых электростанций. Сброс
нагретых вод в природные водоемы вызывает повышение температуры воды,
замену обычной флоры сине-зелеными водорослями, выделяющими при
разложении токсические вещества. Такая вода непригодна для питья,
рыбного хозяйства, часто и для промышленности, так как возможны
нарушение технологических процессов и коррозия металлических
конструкций. Токсические вещества, содержащиеся в водах, весьма опасны
для человека, так как активно накапливаются в пищевых цепях. Так,
углеводороды, ароматические амины, нитросоединения, попадая в организм
человека, могут вызвать раковые заболевания. Бывают случаи отравления
рыбой, содержащей соединения ртути.