Загрязнение грунтовых вод
Итак, загрязнение высококачественных грунтовых вод ядовитыми веществами увеличивается. В результате появляются серьёзные заболевания, колодцы закрывают, людям приходится брать воду из других источников или прибегать к дорогостоящим способам очистки.
Любое химическое вещество, применённое, разлитое, рассыпанное на земле или попавшее в неё, может загрязнить грунтовые воды.
Основными источниками загрязнения грунтовых вод признаны: неправильно устроенные свалки и другие хранилища ядовитых веществ, откуда они могут просачиваться в грунтовые воды; протекающие подземные резервуары и трубопроводы. Особую проблему составляет утечка бензина из резервуаров па автозаправочных станциях; пестициды и удобрения, применяемые па полях, садах и огородах; соль, которой посыпают дороги при гололёде; мазут, иногда применяемый на дорогах для связывания пыли.
(Кстати, на несанкционированных свалках в пригородной зоне сегодня складируется треть всех отходов, которые нигде не учитываются. Почвы загрязняются на расстоянии до полутора километров.) Систематическое использование загрязнённой воды приводит к резкому снижению иммунитета и развитию лейкозоподобных заболеваний у человека и домашних животных. Наиболее опасным является фильтрат — результат просачивания дождевой и талой воды через слой твёрдых отходов.
Нужно складировать отходы на специальных полигонах в котлованы на противофильтрационный экран, защищающий от загрязнения грунтовые воды. Таким экраном могут быть мощные глинистые толщи. При достижении свалкой определённой высоты над поверхностью все засыпается полуметровым слоем земли, покрывается дёрном и засаживается растениями.)
Если грунтовые воды загрязнены, требуются сотни лет для “естественного” вымывания из них отходов. На Западе давно разработаны технологии восстановления их качества. В общих чертах они предусматривают бурение скважин, откачку загрязнённых вод, их очистку на поглощающих фильтрах и закачивание обратно в водоносный горизонт. Иногда в заражённый участок подают кислород и микроорганизмы, которые питаются загрязняющими веществами и уничтожают их. Восстановление качества грунтовых вод — процесс дорогостоящий и применяется на относительно небольших пространствах, например, при утечках с бензоколонок.
Работающие в десятках штатов США группы исследования общественных интересов осуществляют программу “прогулки по берегу”, в рамках которой обучают жителей отмечать и определять признаки загрязнения водоёмов ядовитыми веществами (изменение цвета воды, масляные пятна, странные запахи). Если подозрения подтверждаются и удаётся обнаружить источник отходов, они обращаются в соответствующие учреждения с просьбой произвести очистку. Если желаемая реакция не последовала, предъявляется иск.
Немало россиян относятся к болотам с прохладцей — «Это комары, грязь, там страшно, можно утонуть, встретиться с нечистой силой.» Десятилетия в России существовала целая армия мелиораторов, которые осушали, осваивали, «приводили в порядок» заболоченные земли. Результатом непродуманной мелиорации стало исчезновение мелких рек и ручьёв, нарушение водного режима более крупных водоёмов.
Если леса сравнивают с лёгкими, ручьи и реки — с кровеносной системой планеты, то роль болот можно сравнить с функцией печени и почек в организме.
Естественные запасы чистой воды, как известно, быстро уменьшаются. Токсичные вещества — удобрения с полей, стоки предприятий и многочисленных свалок попадают с паводковыми водами в колодцы и водохранилища. Болота служат естественным фильтром, преграждающим путь ядовитым веществам. Многие токсиканты, попадая в мутные болотные воды, прикрепляются к поверхности мельчайших частиц осадочных взвесей или вступают в химическое взаимодействие с частицами глины. Чрезвычайно медленное течение воды в большинстве болот способствует оседанию тяжёлых частиц на дно. Болотные растения, например, широко распространённый рогоз, концентрируют в своих тканях тяжёлые металлы и продукты неполного сгорания автомобильного топлива. Существуют проекты заболачивания и посадки рогоза вокруг крупных автомобильных магистралей, например, Московской кольцевой автодороги.
Во многих странах болота уже давно и с успехом используют для очистки городских сточных вод. В штате Флорида кипарисовые болота удаляют 98% всего азота и 90% всего фосфора из проходящих по ним сточных вод. В Калькутте все бытовые стоки направляются в комплекс модифицированных водно-болотных угодий, которые используются для разведения рыбы (две с половиной тонны с гектара ежегодно) и для ирригации рисовых полей.
Люди до сих пор не способны защитить себя от наводнений. Ежегодно тратятся огромные средства на восстановление разрушенного стихией. Болота как огромная губка, впитывают излишки талой воды. В результате она стекает в реки постепенно или переходит в подземный водоносный слой. В США было приостановлено осушение болотных угодий Чарльз Ривер в штате Массачусетс — после того, как исследования показали, что в результате осушения 40% этих угодий ущерб, наносимый паводком, увеличивается на миллионы долларов в год.
Болота дают укрытия и корм многим перелётным птицам, заросшие кустарником и тростником берега представляют собой идеальное место для строительства гнёзд. Общая численность всех водоплавающих птиц, отмеченных за сезон в дельте Волги, достигает многих миллионов.
Три вида дикого риса, из которых выведено большинство культурных сортов, произрастают в болотах на территории Непала. Осушение этих болот означало бы исчезновение исходного генетического материала и невозможность дальнейшей селекционной работы.
Сотрудники Института озероведения РАН оценили суммарную площадь естественных озёр мира и объем воды в них. На Земле примерно 8,45 миллионов естественных озёр, площадь которых превышает один гектар. Только для 3 — 4% озёр известна глубина, а какие-либо исследования учёные-лимнологи проводили менее чем в 1% озёр планеты.
На Земле примерно 13 тысяч озёр обширнее 10 квадратных километров и 110 тысяч озёр с площадью более квадратного километра. Общая поверхность всех озёр составила 2,7 миллиона квадратных километров, а объем — 178 600 кубических километров.
В последние годы россияне перестали доверять станциям водоочистки и использовать для питья водопроводную воду. Обеспеченные слои населения перешли на воду в бутылках, другие набирают воду в различных родниках, считая её чистой и безвредной. Популярность родников, почитаемых с давних времён святыми, резко возросла.
В городах и посёлках родники протекают по урбанизированной территории, на которой в любой момент могут произойти утечки из канализации, сливы автомобильного топлива и др. Если неподалёку от источника находится коровник или свинарник, то не исключено, что в родниковую воду могут попасть нитраты и различные токсины.
Специалисты Липецкого областного центра Госсанэпиднадзора провели обследование двадцати с лишним «святых» источников родниковой воды. Выяснилось, что половина из них не только не отличается высоким качеством, но даже может представлять угрозу для здоровья человека: в некоторых родниках найдена повышенная концентрация нитратов и патогенных микроорганизмов.
Был случай, когда из 80-метровой скважины, пробуренной на дачном участке, вместо артезианской воды забил фонтан из нечистот.
Нередко местные жители устраивают неподалёку от родников свалку, моют машины.
Часть методов обеззараживания воды основана на химической обработке воды хлором, озоном, перекисью водорода, серебром; часть — на физическом воздействии ультрафиолетом, высокочастотными радиоволнами, ультразвуком, рентгеновскими и гамма-лучами.
Самый простой, дешёвый и распространённый способ — хлорирование, например, газообразным хлором. Хлор легко растворяется в воде, а также химически реагирует с ней, образуя соляную и хлорноватистую кислоты. И хлор, и хлорноватистая кислота — сильные окислители, губительно действующие на микробы. Хлор вводят в воду с таким расчётом, чтобы он мог окислить в ней все, что поддаётся окислению, — на это требуется обычно около 2 мг на литр воды. При «передозировке» остаток хлора придаёт воде неприятный запах, особенно при её нагревании, когда растворимость хлора снижается. Опасности для здоровья столь ничтожные концентрации хлора в питьевой воде не представляют, но пить такую воду неприятно. Однако некоторые примеси в воде после их хлорирования превращаются в очень неприятно пахнущие соединения. Таких примесей в воде, даже питьевой, может оказаться множество. А в последние годы исследователи обнаружили, что некоторые примеси в воде после их хлорирования превращаются в чрезвычайно токсичные соединения, например, диоксины. Поэтому возник вопрос о замене хлора озоном.
Этот способ известен ещё с прошлого века. В России проблему озонирования питьевой воды начали изучать в 1901 году, а через 10 лет в Петербурге уже действовала станция озонирования — в то время самая большая и самая эффективная в мире. Однако озонирование воды обходится дороже, чем хлорирование (озон, к примеру, нельзя перевозить, и его производят на месте использования), что мешало распространению нового метода.
С химической точки зрения озон — ещё более сильный окислитель, чем хлор (сильнее его только фтор); например, озон, в отличие от хлора, способен расщеплять бензольные кольца. Действующее начало озона как окислителя — атомарный кислород, который образуется при распаде молекулы озона. Большое преимущество озонирования в том, что обработанная им вода не приобретает постороннего запаха или вкуса. При полном окислении озоном многих органических соединений образуются совершенно безвредные вещества — углекислый газ и вода. Продукты окисления озоном даже таких загрязнителей, как фенолы, дианиды, поверхностно-активные вещества, сульфиты, хлорамины, представляют собой безвредные соединения без цвета и запаха. Избыток же озона довольно быстро распадается с образованием того же кислорода.
Поскольку анализ воды — задача трудоёмкая и дорогостоящая, то для того, чтобы избежать ненужных затрат, были разработаны специальные тесты, которые позволяют выделить группу бактерий, наличие которых, как правило, свидетельствует о присутствии болезнетворных микроорганизмов. Сами по себе эти бактерии безвредны, они населяют кишечник теплокровных животных (почему и называются кишечными), но само их присутствие говорит о степени загрязнения воды. Таким образом, кишечные палочки выполняют роль индикаторов. Если после обработки воды в литре её остаётся не более 3 палочек, то можно считать, что другие, менее устойчивые болезнетворные бактерии полностью уничтожены. (Если в стакане воды набирается более 2 000 таких палочек, она считается небезопасной даже для купания.)
Другой способ контроля — по уменьшению количества кислорода после выдерживания воды в темноте в течение пяти суток. Дело в том, что содержащиеся в воде микроорганизмы используют кислород для переработки различных органических соединений, которые всегда в небольшом количестве присутствуют в воде. Так, если содержание кислорода за указанный срок снижается на 30 мг/л, вода считается чистой, а если на 80 мг/л и более, — грязной.
Кстати, обычная хлорированная питьевая вода может стать источником диоксина (яда, в тысячи раз более активного, чем цианистый калий). Диоксин может образовываться в хлорированной воде из крана, оставленной на солнечном свету, если перед хлорированием в воду попадёт фенол. В этом случае при санитарной очистке воды «хлорированием» образуются хлорфенолы, из которых под воздействием ультрафиолетового излучения и синтезируется 2, 3, 7, 8 — тетрахлордибензо-п-диоксин, или просто диоксин.
Любое химическое вещество, применённое, разлитое, рассыпанное на земле или попавшее в неё, может загрязнить грунтовые воды.
Основными источниками загрязнения грунтовых вод признаны: неправильно устроенные свалки и другие хранилища ядовитых веществ, откуда они могут просачиваться в грунтовые воды; протекающие подземные резервуары и трубопроводы. Особую проблему составляет утечка бензина из резервуаров па автозаправочных станциях; пестициды и удобрения, применяемые па полях, садах и огородах; соль, которой посыпают дороги при гололёде; мазут, иногда применяемый на дорогах для связывания пыли.
(Кстати, на несанкционированных свалках в пригородной зоне сегодня складируется треть всех отходов, которые нигде не учитываются. Почвы загрязняются на расстоянии до полутора километров.) Систематическое использование загрязнённой воды приводит к резкому снижению иммунитета и развитию лейкозоподобных заболеваний у человека и домашних животных. Наиболее опасным является фильтрат — результат просачивания дождевой и талой воды через слой твёрдых отходов.
Нужно складировать отходы на специальных полигонах в котлованы на противофильтрационный экран, защищающий от загрязнения грунтовые воды. Таким экраном могут быть мощные глинистые толщи. При достижении свалкой определённой высоты над поверхностью все засыпается полуметровым слоем земли, покрывается дёрном и засаживается растениями.)
Если грунтовые воды загрязнены, требуются сотни лет для “естественного” вымывания из них отходов. На Западе давно разработаны технологии восстановления их качества. В общих чертах они предусматривают бурение скважин, откачку загрязнённых вод, их очистку на поглощающих фильтрах и закачивание обратно в водоносный горизонт. Иногда в заражённый участок подают кислород и микроорганизмы, которые питаются загрязняющими веществами и уничтожают их. Восстановление качества грунтовых вод — процесс дорогостоящий и применяется на относительно небольших пространствах, например, при утечках с бензоколонок.
Работающие в десятках штатов США группы исследования общественных интересов осуществляют программу “прогулки по берегу”, в рамках которой обучают жителей отмечать и определять признаки загрязнения водоёмов ядовитыми веществами (изменение цвета воды, масляные пятна, странные запахи). Если подозрения подтверждаются и удаётся обнаружить источник отходов, они обращаются в соответствующие учреждения с просьбой произвести очистку. Если желаемая реакция не последовала, предъявляется иск.
Немало россиян относятся к болотам с прохладцей — «Это комары, грязь, там страшно, можно утонуть, встретиться с нечистой силой.» Десятилетия в России существовала целая армия мелиораторов, которые осушали, осваивали, «приводили в порядок» заболоченные земли. Результатом непродуманной мелиорации стало исчезновение мелких рек и ручьёв, нарушение водного режима более крупных водоёмов.
Если леса сравнивают с лёгкими, ручьи и реки — с кровеносной системой планеты, то роль болот можно сравнить с функцией печени и почек в организме.
Естественные запасы чистой воды, как известно, быстро уменьшаются. Токсичные вещества — удобрения с полей, стоки предприятий и многочисленных свалок попадают с паводковыми водами в колодцы и водохранилища. Болота служат естественным фильтром, преграждающим путь ядовитым веществам. Многие токсиканты, попадая в мутные болотные воды, прикрепляются к поверхности мельчайших частиц осадочных взвесей или вступают в химическое взаимодействие с частицами глины. Чрезвычайно медленное течение воды в большинстве болот способствует оседанию тяжёлых частиц на дно. Болотные растения, например, широко распространённый рогоз, концентрируют в своих тканях тяжёлые металлы и продукты неполного сгорания автомобильного топлива. Существуют проекты заболачивания и посадки рогоза вокруг крупных автомобильных магистралей, например, Московской кольцевой автодороги.
Во многих странах болота уже давно и с успехом используют для очистки городских сточных вод. В штате Флорида кипарисовые болота удаляют 98% всего азота и 90% всего фосфора из проходящих по ним сточных вод. В Калькутте все бытовые стоки направляются в комплекс модифицированных водно-болотных угодий, которые используются для разведения рыбы (две с половиной тонны с гектара ежегодно) и для ирригации рисовых полей.
Люди до сих пор не способны защитить себя от наводнений. Ежегодно тратятся огромные средства на восстановление разрушенного стихией. Болота как огромная губка, впитывают излишки талой воды. В результате она стекает в реки постепенно или переходит в подземный водоносный слой. В США было приостановлено осушение болотных угодий Чарльз Ривер в штате Массачусетс — после того, как исследования показали, что в результате осушения 40% этих угодий ущерб, наносимый паводком, увеличивается на миллионы долларов в год.
Болота дают укрытия и корм многим перелётным птицам, заросшие кустарником и тростником берега представляют собой идеальное место для строительства гнёзд. Общая численность всех водоплавающих птиц, отмеченных за сезон в дельте Волги, достигает многих миллионов.
Три вида дикого риса, из которых выведено большинство культурных сортов, произрастают в болотах на территории Непала. Осушение этих болот означало бы исчезновение исходного генетического материала и невозможность дальнейшей селекционной работы.
Сотрудники Института озероведения РАН оценили суммарную площадь естественных озёр мира и объем воды в них. На Земле примерно 8,45 миллионов естественных озёр, площадь которых превышает один гектар. Только для 3 — 4% озёр известна глубина, а какие-либо исследования учёные-лимнологи проводили менее чем в 1% озёр планеты.
На Земле примерно 13 тысяч озёр обширнее 10 квадратных километров и 110 тысяч озёр с площадью более квадратного километра. Общая поверхность всех озёр составила 2,7 миллиона квадратных километров, а объем — 178 600 кубических километров.
В последние годы россияне перестали доверять станциям водоочистки и использовать для питья водопроводную воду. Обеспеченные слои населения перешли на воду в бутылках, другие набирают воду в различных родниках, считая её чистой и безвредной. Популярность родников, почитаемых с давних времён святыми, резко возросла.
В городах и посёлках родники протекают по урбанизированной территории, на которой в любой момент могут произойти утечки из канализации, сливы автомобильного топлива и др. Если неподалёку от источника находится коровник или свинарник, то не исключено, что в родниковую воду могут попасть нитраты и различные токсины.
Специалисты Липецкого областного центра Госсанэпиднадзора провели обследование двадцати с лишним «святых» источников родниковой воды. Выяснилось, что половина из них не только не отличается высоким качеством, но даже может представлять угрозу для здоровья человека: в некоторых родниках найдена повышенная концентрация нитратов и патогенных микроорганизмов.
Был случай, когда из 80-метровой скважины, пробуренной на дачном участке, вместо артезианской воды забил фонтан из нечистот.
Нередко местные жители устраивают неподалёку от родников свалку, моют машины.
Часть методов обеззараживания воды основана на химической обработке воды хлором, озоном, перекисью водорода, серебром; часть — на физическом воздействии ультрафиолетом, высокочастотными радиоволнами, ультразвуком, рентгеновскими и гамма-лучами.
Самый простой, дешёвый и распространённый способ — хлорирование, например, газообразным хлором. Хлор легко растворяется в воде, а также химически реагирует с ней, образуя соляную и хлорноватистую кислоты. И хлор, и хлорноватистая кислота — сильные окислители, губительно действующие на микробы. Хлор вводят в воду с таким расчётом, чтобы он мог окислить в ней все, что поддаётся окислению, — на это требуется обычно около 2 мг на литр воды. При «передозировке» остаток хлора придаёт воде неприятный запах, особенно при её нагревании, когда растворимость хлора снижается. Опасности для здоровья столь ничтожные концентрации хлора в питьевой воде не представляют, но пить такую воду неприятно. Однако некоторые примеси в воде после их хлорирования превращаются в очень неприятно пахнущие соединения. Таких примесей в воде, даже питьевой, может оказаться множество. А в последние годы исследователи обнаружили, что некоторые примеси в воде после их хлорирования превращаются в чрезвычайно токсичные соединения, например, диоксины. Поэтому возник вопрос о замене хлора озоном.
Этот способ известен ещё с прошлого века. В России проблему озонирования питьевой воды начали изучать в 1901 году, а через 10 лет в Петербурге уже действовала станция озонирования — в то время самая большая и самая эффективная в мире. Однако озонирование воды обходится дороже, чем хлорирование (озон, к примеру, нельзя перевозить, и его производят на месте использования), что мешало распространению нового метода.
С химической точки зрения озон — ещё более сильный окислитель, чем хлор (сильнее его только фтор); например, озон, в отличие от хлора, способен расщеплять бензольные кольца. Действующее начало озона как окислителя — атомарный кислород, который образуется при распаде молекулы озона. Большое преимущество озонирования в том, что обработанная им вода не приобретает постороннего запаха или вкуса. При полном окислении озоном многих органических соединений образуются совершенно безвредные вещества — углекислый газ и вода. Продукты окисления озоном даже таких загрязнителей, как фенолы, дианиды, поверхностно-активные вещества, сульфиты, хлорамины, представляют собой безвредные соединения без цвета и запаха. Избыток же озона довольно быстро распадается с образованием того же кислорода.
Поскольку анализ воды — задача трудоёмкая и дорогостоящая, то для того, чтобы избежать ненужных затрат, были разработаны специальные тесты, которые позволяют выделить группу бактерий, наличие которых, как правило, свидетельствует о присутствии болезнетворных микроорганизмов. Сами по себе эти бактерии безвредны, они населяют кишечник теплокровных животных (почему и называются кишечными), но само их присутствие говорит о степени загрязнения воды. Таким образом, кишечные палочки выполняют роль индикаторов. Если после обработки воды в литре её остаётся не более 3 палочек, то можно считать, что другие, менее устойчивые болезнетворные бактерии полностью уничтожены. (Если в стакане воды набирается более 2 000 таких палочек, она считается небезопасной даже для купания.)
Другой способ контроля — по уменьшению количества кислорода после выдерживания воды в темноте в течение пяти суток. Дело в том, что содержащиеся в воде микроорганизмы используют кислород для переработки различных органических соединений, которые всегда в небольшом количестве присутствуют в воде. Так, если содержание кислорода за указанный срок снижается на 30 мг/л, вода считается чистой, а если на 80 мг/л и более, — грязной.
Кстати, обычная хлорированная питьевая вода может стать источником диоксина (яда, в тысячи раз более активного, чем цианистый калий). Диоксин может образовываться в хлорированной воде из крана, оставленной на солнечном свету, если перед хлорированием в воду попадёт фенол. В этом случае при санитарной очистке воды «хлорированием» образуются хлорфенолы, из которых под воздействием ультрафиолетового излучения и синтезируется 2, 3, 7, 8 — тетрахлордибензо-п-диоксин, или просто диоксин.