3.3.2. Экологические проблемы водных ресурсов

Вода – это оксид водорода, H₂О, устойчивое в обычных условиях химическое соединение водорода с кислородом (11,19% водорода и 88,81% кислорода по массе). Вода в природных условиях всегда содержит растворенные соли, газы и органические вещества. При концентрации солей < 1 г/кг воду считают пресной, до 25 г/кг – солоноватой, > 25 г/кг – соленой.

Водные ресурсы Земли или гидросфера – это совокупность вод океанов, морей, озер, рек, ледников, недр, почвенная и атмосферная влага. 74% поверхности Земли покрыто водой.

Более 96% объема гидросферы составляют моря и океаны (Мировой океан), около 2% – подземные воды, около 2% – льды и снега, около 0,02% – поверхностные воды суши.

Общие запасы воды на Земле составляют ~ 1,5 млрд. км³. Объем пресной воды составляет приблизительно 2% (общих запасов), из которых около 69% приходится на ледники Воды, пригодные для всех видов водопользования составляют около 0,31% (4–6 тыс. км³). Сюда входят реки, озера и пресные подземные воды.

На каждого жителя Земли приходится ~ 0,33 км³ морской воды и 0,008 км³ – пресной воды.

Все воды (водные объекты), находящиеся на территории Республики Беларусь, составляют государственный водный фонд Республики Беларусь. К водному фонду относятся: поверхностные воды (водные объекты) – реки, ручьи, каналы, родники, озера, водохранилища, пруды, и т.п.), подземные воды.

Водный кадастр – это систематизированный сбор сведений о водных ресурсах и качестве вод, а также о водопользователях и водопотребителях, объемах потребляемых ими вод.

Ресурсы поверхностных вод Беларуси по средним многолетним объемам оцениваются в 57,8 км³ в год, по этому показателю она занимает восьмое место среди стран СНГ (1,5%).

Реки Беларуси принадлежат к бассейнам двух морей: Черного и Балтийского, соответственно 56% и 44% площади водосбора. Общее число рек и ручьев составляет 20,8 тыс., суммарная протяженность – 90,6 тыс. км. Статус достаточно крупных рек (протяженность которых более 500 км) имеют 7 рек: Западная Двина, Неман, Вилия (Бассейн Балтийского моря), Днепр, Березина, Сож и Припять (бассейн Черного моря).

В пределах границы Беларуси насчитывается около 11 тыс. озер. Наиболее богата озерами северная часть страны, которая получила название Белорусское Поозерье. Самые крупные из озер: Нарочь (площадь зеркала воды 79,6 км²), Освейское (52,8 км²), Дрисвяты (44,5 км²), Лукомльское (36,7 км²), Дривяты (36,1 км²), Нешчердо, Снуды, Свирь. Северные озера отличаются хорошей сохранностью озерных котловин, что позволяет вести их комплексное использование.

Озера на юге страны носят черты деградации, чаще всего имеют низкие заболачиваемые берега, плоские и неглубокие озерные котловины. Самыми крупными из них являются: Червоное (43,6 км²), Выгоновское (26 км²), Черное, Споровское. Мало озер в центральной части страны. Суммарная площадь зеркала всех озер Беларуси составляет почти 2 тыс. км², а общий объем воды, аккумулированной в них, оценивается в 6–7 км³.

На территории Беларуси построено более 160 водохранилищ различного хозяйственного назначения. Суммарный полный объем воды, которая задерживается водохранилищами, достигает 3,0 км³, а полезный – 1,24 км³. Общая площадь водного зеркала акватории водохранилищ составляет 740 км². Самое крупное водохранилище – Вилейское (77 км²). С созданием водохранилищ озерность Беларуси увеличилась с 0,6 до 1,5%.

К числу искусственных водоемов относятся пруды, которые аккумулируют местный сток, их полный объем не превышает 1 млн м³, предназначены для местного хозяйственно-бытового водообеспечения и иных целей. В Беларуси насчитывается более 1500 прудов с объемом водных масс более 0,2 км³ и площадью водного зеркала 140 км² в сельскохозяйственных предприятиях и 19 рыбных хозяйств с полным объемом воды 0,3 км³ и площадью 179 км².

Пресные подземные воды. Естественные ресурсы пресных подземных вод Беларуси оцениваются в 15,9 км³ в год (43,5 млн. м³/сутки). Они распространены по всей территории Беларуси на глубинах от 100 до 450 м. Значительные ресурсы подземных вод находятся в бассейне Днепра с притоками Березины и Сожа – 34,4%, на бассейн Немана с Вилией приходится 28,2%, Западной Двины и Припяти – 33,7%.

На различные нужды в сфере экономики страны в 2012 г. использовано 1442 млн. м³ воды. При этом на хозяйственно-питьевые нужды израсходовано 34% общего количества использованной воды, производственные – 30%, прудовое рыбное хозяйство – 28%, сельскохозяйственное водоснабжение – ~ 8%, на ороше­ние – только 0,4%.

В среднем на каждого жителя Бе­ларуси в 2012 г. пришлось по 143 л/чел./сут., что соответствует уровню потребления воды в большинстве стран Европы (120–150 л/чел./сут.).

Поверхностные воды постоянно находятся под воздействием природных и антропогенных факторов, вызывающих изменения их количественных и качественных параметров. Современное производство всех отраслей экономики включает интенсивное использование водных ресурсов. Следствием интенсивного водопотребления является ухудшение исходного качества воды, ее загрязнение и нарушение функционирования водных экосистем после сброса (водоотведения) использованной воды.

Водоотведение – системы санитарных мероприятий, комплекса инженерных сооружений и оборудования с целью удаления сточных, ливневых и талых вод из населенных пунктов и промышленных объектов. Осуществляется водоотведение с помощью внутренней и наружной ливневой канализации (промышленной и бытовой). Сбрасываемые воды промышленных предприятий должны в обязательном порядке подвергаться очистке до состояния, соответствующего допустимым нормативам.

Основными источниками загрязнения поверхностных вод являются:

– неочищенные или недостаточно очищенные сточные воды промышленных предприятий;

– коммунально-бытовые стоки;

– сельское хозяйство;

– тепловые электростанции, теплоэлектроцентрали;

– объекты атомной промышленности и атомной энергетики;

– атмосфера.

Различают химическое, физическое и биологическое загрязнение вод.

Химическое загрязнение – это увеличение сверх фонового содержания в воде минеральных (растворы солей, кислот, щелочей, минеральных масел, соединения ТМ (кадмия, свинца, ртути, мышьяка, хрома, и др.) и органических остатков растительного (плодов, овощей, бумаги, растительные масла и др.) и животного (экскременты, остатки тканей и др.) происхождения, смол, спиртов, пестицидов, поверхностно-активные веществ (ПАВ) и др.примесей, вызывающих угнетение, заболевание или гибель живых организмов водной среды. К тому же, органические вещества природного либо антропогенного происхождения (бытовые, сельскохозяйственные и некоторые промышленные отходы) способствуют возникновению биологического загрязнения и снижению уровня кислорода, ухудшающего качество воды и жизнь водной биоты, особенно высококачественной рыбы.

Физическое загрязнение – изменение физических свойств воды в результате тепловых, механических и радиоактивных примесей (прозрачность, цветность, запах, вкус, температура и т.д.). К физическому загрязнению относят и механические примеси (продукты разрушения почвы в процессе ветровой и водной эрозии, мусор, взвеси).

Биологическое загрязнение – изменение количественного и видового состава микроорганизмов, растений, животных, ухудшающих качество воды.

Поверхностные воды. Основные загрязнители, поступающие в поверхностные воды с выбросами предприятий всех отраслей экономики, представлены органическими и неорганическими соединениями.

Основными компонентами, во многом определяющими качество поверхностных вод республики, являются биогенные вещества и соединения тяжелых металлов.

Самым крупным локальным источником воздействия на водные объекты по объему отводимых сточных вод, содержащих загрязняющие вещества (193 млн. м³), является г. Минск. Объекты города формируют 25% общей нагрузки на реки страны по нефтепродуктам, 27 – по взвешенным веществам, 22 – по органическим веществам, 22 – по аммонийному азоту, 38 – по нитратному и 27% – по нитритному азоту, что оказывает негативное влияние на Свислочь – реку-водоприемник сточных вод.

Согласно оценке качества воды с использованием индекса загрязненности воды (ИЗВ), состояние водных объектов страны в целом оценивается как достаточно благополучное: свыше 87% пунктов наблюдений в 2012 г. характеризовались хорошим качеством воды (I и II класса, «чистые» и «относительно чистые») и более 12% – удовлетворительным (III класс, «умеренно загрязненные»). Антропогенному влиянию в наибольшей степени подвержены водные объекты в бассейнах рек Днепра и Западного Буга. По величине техногенной химической нагрузки на общем фоне выделяются реки бассейна Днепра – Березины и ее приток Свислочь, в которые сбрасываются наибольшие объемы практически всех загрязняющих веществ.

Состояние водных экосистем озер и водохранилищ по гидробиологическим показателям (фитопланктон, фитоперифитон, зоопланктон, макрозообентос) клас­сифицированных, как чистые-умеренно загрязненные (II-III класс) составило 35,5%, на долю водоемов, относящихся к III классу (умеренно загрязненные) приходилось 64,5%. Водоемов, классифицированных как чистые (II класс чистоты) в 2012 году не отмечено. В 2012 г. в пробах поверхностных вод, отобранных в зонах наблюдения работающих атомных электростанций, расположен­ных на территориях сопредельных государств, «свежих» радиоактивных выпадений не обнаружено.

Грунтовые и подземные воды. Подземные воды Беларуси характеризуются повышенным содержанием железа, марганца и низким содержанием фтора и йода (по причине природных факторов). Повышенные значения чаще всего приурочены к территориям с большим количеством болотных угодий (бассейны Западного Буга и Припяти), торфяных отложений.

Оценка качества подземных вод проводится в соответствии с СанПиН 10-124 РБ 99 на 187 скважинах (89 – грунтовые воды и 98 – артезианские воды). Анализ данных по химическому составу подземных вод показал, что 90,0% проб грунтовых и 89,4% проб артезианских вод соответствуют гигиеническому нормативу. Наиболее интенсивным источником локального загрязнения подземных вод является сельскохозяйственная деятельность (применение минеральных удобрений, пестицидов и т.д.). Наибольшее количество проб с повышенным содержанием нитратов выявлено в грунтовых водах бассейна Днепра и артезианских водах бассейна Западной Двины.

Интенсивное использование водных ресурсов влечет за собой резкое изменение их качественных параметров в результате сброса в воду самых разнообразных загрязнителей антропогенного происхождения, а их естественные экосистемы разрушаются. Вода теряет способность к самоочищению.

Самоочищение водоемов – свойство водоемов превращать органические и часть неорганических веществ в безвредные соединения. Механизмы процессов самоочищения водоёмов делятся на физические (оседание суспензированных частиц, испарение и др.); химические (окисление веществ кислородом и перекисью водорода, осаждение, гидролиз токсикантов); биологические (включение загрязняющих веществ в обменные процессы, их разрушение или перевод в другие, не токсические формы соединений у разных гидробионтов и др. Важным фактором самоочищения водоемов является ультрафиолетовое излучение солнца. Под влиянием этого излучения происходит обеззараживание воды.

Эффективным методом борьбы с загрязнением водоемов является внедрение повторного и оборотного водоснабжения на промышленных предприятиях.

Оборотное водоснабжение – система многократного использования воды в технологических циклах и для бытовых целей, предусматривающая отделение воды от готовых продуктов, очистку и регенерацию ее до состояния, пригодного для повторного использования (без сброса в водоем или канализацию). Это позволяет исключить или уменьшить расход воды, забираемой из природных водных объектов, в данном производстве, а также сократить или исключить сброс в них загрязненных сточных вод. Объем оборотного и последовательного использования воды к объему производственного водопотребления в РБ в настоящее время достигает 90%.

Разбавление сточных вод – это процесс снижения концентрации загрязняющих веществ в водоемах, вызванный перемешиванием сточных вод с водной средой, в которую они выпускаются. Первостепенное значение при этом имеет интенсивное течение реки, обеспечивающее хорошее перемешивание и снижение концентрации взвешенных частиц. Однако, при разбавлении происходит лишь уменьшение концентрации загрязняющих веществ, качественный состав не меняется. Для сохранения самоочищающей способности воды необходимо более чем 10-кратное разбавление стоков чистой водой. Согласно расчетам, на обеззараживание сточных вод в настоящее время расходуется 1/7 часть мировых ресурсов речного стока.

Очистка сточных вод – это обработка воды с целью разрушения или удаления из нее загрязняющих веществ. Основными методами очистки сточных вод являются механические, физико-химические, химические, электрохимические, термические, биологические (биохимические).