Загрязнение воды - Water pollution
Часть серии по |
Загрязнение |
---|
Загрязнение воды (или загрязнение водной среды ) - это загрязнение водных объектов , обычно в результате деятельности человека, таким образом, что это отрицательно влияет на их законное использование. Загрязнение воды снижает способность водоема предоставлять экосистемные услуги, которые он в противном случае предоставлял бы. К водным объектам относятся, например, озера , реки , океаны , водоносные горизонты , водохранилища и грунтовые воды . Загрязнение воды происходит при попадании в эти водоемы загрязняющих веществ . Например, сброс недостаточно очищенных сточных вод в природные воды может привести к деградации этих водных экосистем . Могут быть затронуты все растения и организмы, живущие в загрязненных водоемах или находящиеся в них. Последствия могут нанести ущерб отдельным видам и повлиять на естественные биологические сообщества , частью которых они являются. Загрязнение воды также может привести к заболеваниям, передаваемым через воду, у людей, использующих загрязненную воду для питья, купания, стирки или орошения .
Загрязнение воды можно классифицировать как загрязнение поверхностных вод (например, озер, ручьев, эстуариев и частей океана в морской среде ) или загрязнения подземных вод. Источниками загрязнения воды являются либо точечные, либо неточечные источники . У точечных источников есть одна идентифицируемая причина, например, ливневая канализация или очистные сооружения . Неточечные источники более рассредоточены, например, сельскохозяйственные стоки . Загрязнение - это результат кумулятивного эффекта с течением времени. Поставка чистой питьевой воды является важной экосистемной услугой, обеспечиваемой некоторыми системами пресной воды, но примерно 785 миллионов человек в мире не имеют доступа к чистой питьевой воде из-за загрязнения.
Загрязнение может принимать форму токсичных веществ (например, масло, металлы, пластмассы, пестициды , стойкие органические загрязнители , промышленные отходы), стрессовых условий (например, изменение pH, гипоксия или аноксия, стрессовые температуры, чрезмерная мутность, неприятный вкус или запаха и изменения солености) или патогенных организмов. Загрязняющие вещества могут включать органические и неорганические вещества. Тепло также может быть загрязнителем, и это называется тепловым загрязнением . Общей причиной теплового загрязнения является использование воды в качестве охлаждающей жидкости со стороны электростанций и промышленных производителей.
Загрязнение воды измеряется путем анализа проб воды и тестирования ряда физических, химических и биологических параметров. Контроль загрязнения воды требует соответствующей инфраструктуры и планов управления, а также законодательства. Технологические решения могут включать в себя улучшение санитарных условий , очистки сточных вод , очистки промышленных сточных вод , сельскохозяйственных очистки сточных вод, контроль эрозии , осадка контроль и контроль городских стоков ( в том числе ливневой управления). Эффективный контроль городских стоков включает снижение скорости и количества стока.
Определение
Практическое определение загрязнения воды: «Загрязнение воды - это добавление веществ или форм энергии, которые прямо или косвенно изменяют природу водного объекта таким образом, что отрицательно сказываются на его законном использовании». Таким образом, загрязнение связано с концепциями, приписываемыми людям, а именно с негативными изменениями и использованием водного объекта. Вода обычно считается загрязненной, если она загрязнена антропогенными загрязнителями. Из-за этих загрязнителей он либо не поддерживает использование человеком, например, питьевой водой , либо претерпевает заметный сдвиг в своей способности поддерживать свои биотические сообщества, такие как рыба.
Воздействия
Экосистемы
Загрязнение воды является серьезной глобальной экологической проблемой, поскольку может привести к деградации водных экосистем . Конкретные загрязнители, приводящие к загрязнению воды, включают широкий спектр химических веществ , патогенов и физических изменений, таких как повышенная температура. Хотя многие регулируемые химические вещества и вещества могут быть природного происхождения ( кальций , натрий , железо, марганец и т. Д.), Концентрация обычно определяет, что является естественным компонентом воды, а что - загрязнителем. Высокие концентрации встречающихся в природе веществ могут иметь негативное воздействие на водную флору и фауну. Вещества, истощающие кислород, могут быть природными материалами, такими как растительные вещества (например, листья и трава), а также химическими веществами, созданными руками человека. Другие природные и антропогенные вещества могут вызывать помутнение (помутнение), которое блокирует свет и нарушает рост растений, а также забивает жабры некоторых видов рыб.
Есть опасения, что загрязнение воды может повредить фитопланктон в океанах, который производит 70% кислорода и удаляет большую часть углекислого газа из атмосферы .
Общественное здравоохранение и болезни, передающиеся через воду
В исследовании, опубликованном в 2017 году, говорится, что «загрязненная вода распространила желудочно-кишечные заболевания и паразитарные инфекции и убила 1,8 миллиона человек» (их также называют болезнями, передаваемыми через воду ).
Эвтрофикация от загрязнения азотом
Загрязнение азотом (форма загрязнения воды, при которой в водоем добавляется чрезмерное количество питательных веществ) может вызвать эвтрофикацию , особенно в озерах. Эвтрофикация - это увеличение концентрации химических питательных веществ в экосистеме до такой степени, что увеличивает первичную продуктивность экосистемы. В зависимости от степени эвтрофикации могут возникать последующие негативные экологические эффекты, такие как кислородное голодание (кислородное истощение) и серьезное ухудшение качества воды , что влияет на рыб и другие популяции животных.
Эвтрофикация (от греческого eutrophos , «хорошо питающийся») - это процесс, в результате которого весь водоем или его части постепенно обогащаются минералами и питательными веществами . Это также было определено как «увеличение продуктивности фитопланктона, вызванное питательными веществами ». Водоемы с очень низким содержанием питательных веществ называют олиготрофными, а водоемы с умеренным содержанием питательных веществ - мезотрофными . Развитую эвтрофикацию также можно отнести к дистрофическим и гипертрофическим состояниям. Эвтрофикация в пресноводных экосистемах почти всегда вызывается избытком фосфора.
До вмешательства человека это был и остается очень медленным естественным процессом, в котором питательные вещества, особенно соединения фосфора и органические вещества, накапливаются в водоемах. Эти питательные вещества образуются в результате разложения и растворения минералов в горных породах, а также под действием лишайников, мхов и грибов, активно поглощающих питательные вещества из горных пород. Антропогенная или культурная эвтрофикация часто является гораздо более быстрым процессом, при котором питательные вещества добавляются в водный объект из любого из широкого спектра загрязняющих веществ, включая неочищенные или частично очищенные сточные воды , промышленные сточные воды и удобрения от сельскохозяйственных культур. Загрязнение питательными веществами , форма загрязнения воды, является основной причиной эвтрофикации поверхностных вод , когда избыток питательных веществ, обычно азота или фосфора , стимулирует рост водорослей и водных растений .Закисление океана
Окисление океана - еще одно воздействие загрязнения воды.
2) из атмосферы . Основная причина закисления океана - сжигание ископаемого топлива . Подкисление океана - одно из нескольких последствий изменения климата для океанов . Забортной слегка основным (значение рН> 7), и подкисление океана включает в себя сдвиг в сторону рН-нейтральных условиях , а не переход к кислой среде (рН <7). Проблема подкисления океана заключается в том, что оно может привести к снижению производства панцирей моллюсков и других водных организмов с панцирями карбоната кальция , а также к некоторым другим физиологическим проблемам для морских организмов. Организмы с оболочкой из карбоната кальция не могут воспроизводиться в высоконасыщенных ацидотических водах. По оценкам, 30–40% углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу в результате деятельности человека, растворяется в океанах, реках и озерах. Некоторые из них вступают в реакцию с водой с образованием угольной кислоты . Некоторые из образующихся молекул угольной кислоты диссоциируют на ион бикарбоната и ион водорода, тем самым увеличивая кислотность океана ( концентрацию ионов H + ).
Загрязняющие вещества и их источники
Обзор
Если источником загрязнения воды являются сточные воды (городские сточные воды), основными загрязнителями являются: взвешенные твердые частицы, биоразлагаемые органические вещества, питательные вещества и патогенные организмы.
Загрязнитель | Основной репрезентативный параметр | Возможное воздействие загрязняющего вещества |
---|---|---|
Взвешенные вещества | Всего взвешенных твердых частиц |
|
Биоразлагаемое органическое вещество | Биологическая потребность в кислороде |
|
Питательные вещества |
|
|
Патогены |
|
Передаваемые через воду заболевания |
Не поддающееся биологическому разложению органическое вещество |
|
|
Неорганические растворенные твердые вещества |
|
Патогены из сточных вод и сельского хозяйства
Микроорганизмы, вызывающие заболевания , называются патогенами . Основными группами патогенных организмов являются: (а) бактерии, (б) вирусы, (в) простейшие и (г) гельминты. На практике индикаторные организмы используются для исследования патогенного загрязнения воды, поскольку обнаружение патогенных организмов в пробе воды затруднительно и дорого из-за их низких концентраций. Наиболее часто используемые индикаторы ( бактериальный индикатор ) фекального загрязнения проб воды: общие колиформные (TC), фекальные колиформные (FC) или термотолерантные колиформные бактерии, Escherichia coli (EC).
Патогены могут вызывать заболевания, передающиеся через воду, как у людей, так и у животных-хозяев. Некоторые микроорганизмы, которые иногда встречаются в загрязненных поверхностных водах и вызывают проблемы со здоровьем человека, включают: Burkholderia pseudomallei , Cryptosporidium parvum , Giardia lamblia , Salmonella , норовирус и другие вирусы, паразитические черви, включая тип Schistosoma .
Источником высокого уровня патогенов в водоемах могут быть фекалии человека (из-за открытой дефекации ), сточные воды , черная вода , навоз , попавший в водоем. Причиной этого может быть отсутствие санитарии или плохо функционирующие системы канализации ( септики , туалеты с выгребной ямой ), очистные сооружения без этапов дезинфекции, перелив бытовой канализации и комбинированный перелив канализации (CSO) во время ливневых явлений и интенсивное сельское хозяйство (плохо управлял животноводческими хозяйствами).
Не поддающиеся биологическому разложению органические соединения
Загрязняющие вещества могут включать не поддающиеся биологическому разложению органические вещества. Многие из этих химических веществ токсичны .
- Креозот - химическое вещество, используемое для защиты древесины , со временем может выбрасываться в океан.
- Химические вещества из инсектицидов и гербицидов .
- Нефтяные углеводороды, включая топливо ( бензин , дизельное топливо , топливо для реактивных двигателей и мазут ) и смазочные материалы (моторное масло), а также побочные продукты сгорания топлива от разливов нефти или ливневых стоков
- Летучие органические соединения , такие как промышленные растворители , от неправильного хранения.
- Стойкие органические загрязнители , например пер- и полифторалкильные вещества (ПФАС),
- хлорорганические соединения , полихлорированный бифенил (ПХД), трихлорэтилен , перхлорат (в настоящее время или в прошлом они использовались в качестве пестицидов , растворителей , фармацевтических препаратов и промышленных химикатов).
Все следующие соединения могут попадать в водные объекты через неочищенные сточные воды или даже очищенные сточные воды (это связано с тем, что удаление этих «микрозагрязнителей» является сложным и дорогостоящим (см. Также ниже в разделе «Контроль и сокращение»)):
- Различные химические соединения, содержащиеся в средствах личной гигиены и косметических продуктах.
- Стойкие в окружающей среде фармацевтические загрязнители , которые могут включать различные фармацевтические препараты и их метаболиты (см. Также лекарственное загрязнение ), такие как антидепрессанты , антибиотики или противозачаточные таблетки .
- Метаболиты запрещенных наркотиков (см. Также эпидемиологию сточных вод ), например метамфетамин и экстази.
- Побочные продукты дезинфекции, обнаруженные в химически дезинфицированной питьевой воде (хотя эти химические вещества могут быть загрязняющими веществами в водопроводной сети , они довольно летучие и поэтому обычно не встречаются в экологических водах). Очень низкие уровни конкретных загрязнителей в неочищенных или очищенных сточных водах, включая гормоны (от животноводства и остатки от методов гормональной контрацепции человека ) и синтетические материалы, такие как фталаты, которые имитируют гормоны в своем действии, могут оказывать непредсказуемое неблагоприятное воздействие на естественную биоту и потенциально на людей, если вода обрабатывается и используется для питья.
Стойкий органический загрязнитель
Стойкие органические загрязнители (СОЗ), иногда известные как «вечные химические вещества», представляют собой органические соединения , устойчивые к разрушению окружающей среды в результате химических , биологических и фотолитических процессов. Это токсичное химическое вещество, которое отрицательно влияет на здоровье человека и окружающую среду во всем мире. Поскольку они могут переноситься ветром и водой, большинство СОЗ, образующихся в одной стране, могут воздействовать и действительно влияют на людей и дикую природу вдали от того места, где они используются и выбрасываются. Влияние СОЗ на здоровье человека и окружающую среду обсуждалось международным сообществом с целью устранения или серьезного ограничения их производства на Стокгольмской конвенции о стойких органических загрязнителях в 2001 году. Соединенные Штаты предприняли решительные внутренние меры по сокращению выбросов СОЗ. . Например, ни один из оригинальных пестицидов, содержащих СОЗ, перечисленных в Стокгольмской конвенции, не зарегистрирован для продажи и распространения в Соединенных Штатах сегодня, а в 1978 году Конгресс запретил производство ПХД и строго ограничил использование оставшихся запасов ПХД. Кроме того, с 1987 года EPA и штаты эффективно сократили выбросы диоксинов и фуранов в окружающую среду из источников в США на землю, воздух и воду.
Многие СОЗ в настоящее время или использовались в прошлом в качестве пестицидов , растворителей , фармацевтических препаратов и промышленных химикатов. Хотя некоторые СОЗ возникают естественным путем (например, из вулканов), большинство из них создано человеком.Стойкие в окружающей среде фармацевтические загрязнители
Загрязнение воды стойкими фармацевтическими загрязнителями в окружающей среде может иметь самые разные последствия:
Экологический эффект лекарственных средств и средств личной гигиены (PPCPs) исследуется , так как , по крайней мере в 1990 - е годы. PPCP включают вещества, используемые людьми для личного здоровья или по косметическим причинам, а также продукты, используемые агробизнесом для стимулирования роста или здоровья скота. Ежегодно производится более двадцати миллионов тонн СЗП. Европейский союз заявил фармацевтические остатки с потенциалом загрязнения воды и почвы , чтобы быть «приоритетных веществ». [3]
PPCP обнаружены в водоемах по всему миру. Необходимы дополнительные исследования для оценки рисков токсичности , стойкости и биоаккумуляции , но текущее состояние исследований показывает, что средства личной гигиены влияют на окружающую среду и другие виды, такие как коралловые рифы и рыбы. PPCPs включают стойкие фармацевтические загрязнители окружающей среды (EPPP) и являются одним из видов стойких органических загрязнителей . Они не удаляются на обычных очистных сооружениях, но требуют четвертой стадии очистки, которая есть не на многих заводах.Неорганические загрязнения
К неорганическим загрязнителям воды относятся, например:
- Кислотность, вызванная промышленными выбросами (особенно двуокиси серы с электростанций ) или повышенными концентрациями двуокиси углерода в атмосфере (см. Также подкисление океана ). В промышленно развитых районах кислотные дожди в прошлом приводили к загрязнению озер и рек из-за загрязнения воздуха растворенными оксидами серы и азота .
- Аммиак из отходов пищевой промышленности
- Тяжелые металлы из автотранспортных средств (через городские ливневые стоки ) и из кислотных шахтных стоков
- Нитраты и фосфаты из сточных вод и сельского хозяйства (см. Загрязнение питательными веществами )
- Ил ( отложения ) в стоках со строительных площадок или в сточных водах, при лесозаготовках, подрубке и сжигании или с расчистных площадок.
Загрязняющие вещества из промышленных сточных вод
Если источником загрязнения являются промышленные сточные воды, то загрязняющие вещества могут включать:
Состав промышленных сточных вод широко варьируется. Это неполный список химических или физических загрязнителей, которые могут содержаться в промышленных сточных водах:
- Тяжелые металлы , включая ртуть , свинец и хром
- Органические вещества, такие как пищевые отходы , отходы бойни , бумажные волокна, растительный материал и т.д .;
- Неорганические частицы, такие как песок , крошка, металлические частицы, остатки резины от покрышек, керамики и т.д .;
- Токсины, такие как пестициды , яды , гербициды и т. Д.
- Фармацевтические препараты , соединения, нарушающие работу эндокринной системы, гормоны, перфторированные соединения, силоксаны, наркотики и другие опасные вещества.
- Микропластики, такие как полиэтиленовые и полипропиленовые шарики, полиэстер и полиамид.
- Тепловое загрязнение от электростанций и промышленных предприятий
- Радионуклиды от добычи урана , переработки ядерного топлива , эксплуатации ядерных реакторов или захоронения радиоактивных отходов .
Твердые отходы и пластмассы
Твердые отходы могут попадать в водные объекты через неочищенные сточные воды, комбинированные переливы канализационных сетей, городские стоки, люди, выбрасывающие мусор в окружающую среду, ветер, уносящий твердые бытовые отходы со свалок и т. Д. Это приводит к макроскопическому загрязнению - крупные видимые предметы, загрязняющие воду, - но также и к загрязнению микропластиками , которое не видно непосредственно. Термин « морской мусор» используется в контексте загрязнения океанов.
Морской мусор , также известный как морской мусор, представляет собой антропогенные отходы, которые намеренно или случайно выбрасываются в море или океан . Плавучий океанический мусор имеет тенденцию накапливаться в центре круговоротов и на береговой линии , часто омывая землю, когда он известен как пляжный мусор или обломки. Преднамеренное захоронение отходов в море называется сбросом в океан . Также присутствуют естественные обломки, такие как коряги и заносные семена .
С увеличением использования пластика человеческое влияние стало проблемой, поскольку многие виды (нефтехимических) пластмасс не разлагаются быстро, в отличие от природных или органических материалов. Самый крупный тип пластикового загрязнения (~ 10%) и большая часть крупного пластика в океанах выбрасываются и теряются в рыболовных сетях. Пластик, переносимый водой, представляет серьезную угрозу для рыб , морских птиц , морских рептилий и морских млекопитающих , а также для лодок и побережья. Вывоз мусора, разливы контейнеров, мусор, смытый в ливневые стоки и водотоки, а также переносимые ветром мусорные свалки - все это усугубляет эту проблему. Это увеличившееся загрязнение воды вызвало серьезные негативные последствия, такие как сети-призраки, улавливающие животных, концентрация пластикового мусора в огромных участках морского мусора и увеличение концентрации загрязняющих веществ в пищевой цепи .Растущую озабоченность в связи с загрязнением морской экосистемы пластиком вызывает использование микропластика . Микропластики - это маленькие шарики из пластика шириной менее 5 миллиметров, которые обычно встречаются в мыле для рук, очищающих средствах для лица и других отшелушивающих средствах. При использовании этих продуктов микропластики проходят через систему фильтрации воды и попадают в океан, но из-за своего небольшого размера они, вероятно, не улавливаются экранами предварительной очистки на очистных сооружениях. Эти шарики вредны для организмов в океане, особенно для фильтров-питателей, потому что они могут легко проглотить пластик и заболеть. Микропластики вызывают такую озабоченность, потому что их трудно очистить из-за их размера, поэтому люди могут попытаться избежать использования этих вредных пластмасс, покупая продукты, в которых используются экологически безопасные отшелушивающие средства.
Поскольку пластик так широко используется по всей планете, микропластик получил широкое распространение в морской среде. Например, микропластик можно найти на песчаных пляжах и в поверхностных водах, а также в толще воды и глубоководных отложениях. Микропластик также содержится во многих других типах морских частиц, таких как мертвый биологический материал (ткани и раковины) и некоторые частицы почвы (уносимые ветром и уносимые реками в океан). Достигнув морской среды, судьба микропластика зависит от естественных факторов, таких как ветер и поверхностные океанические течения. Численные модели могут отслеживать мелкий пластиковый мусор (микро- и мезопластик), дрейфующий в океане, тем самым предсказывая их судьбу.Типы загрязнения поверхностных вод
Загрязнение рек, озер и океанов
Загрязнение поверхностных вод включает загрязнение рек, озер и океанов . Подмножество загрязнения поверхностных вод - это загрязнение морской среды, которое влияет на океаны. Загрязнение питательными веществами означает загрязнение из-за чрезмерного поступления питательных веществ .
Согласно оценке Совместной программы мониторинга водоснабжения и санитарии, во всем мире по состоянию на 2017 год около 4,5 миллиарда человек не имели безопасного управления канализацией . Отсутствие доступа к санитарии вызывает беспокойство и часто приводит к загрязнению воды, например, из-за практики открытой дефекации : во время дождей или наводнений человеческие фекалии перемещаются с земли, где они попадали в поверхностные воды. Простые туалеты с выгребной ямой также могут быть затоплены во время дождя.
Переполнение канализации во время ливня может привести к загрязнению воды неочищенными сточными водами. Такие события называются переливами бытовой канализации или комбинированными переливами канализации .
загрязнение морской среды
Загрязнение морской среда происходит , когда вещества , используемые или распространения людей, такие как промышленные , сельскохозяйственные и жилые отходы , частицы , шум , избыток углекислого газа или инвазивные организмы войти в океан и вызвать вредные эффекты там. Большая часть этих отходов (80%) поступает от наземной деятельности, хотя морской транспорт также вносит значительный вклад. Поскольку большая часть ресурсов поступает с суши через реки , сточные воды или атмосферу, это означает, что континентальные шельфы более уязвимы для загрязнения. Загрязнение воздуха также является фактором, уносящим в океан железо, углекислоту, азот, кремний, серу, пестициды или частицы пыли. Загрязнение часто происходит из неточечных источников, таких как сельскохозяйственные стоки , переносимый ветром мусор и пыль. Эти неточечные источники в значительной степени связаны со стоком, который попадает в океан через реки, но переносимые ветром мусор и пыль также могут играть определенную роль, поскольку эти загрязнители могут оседать в водных путях и океанах. Пути загрязнения включают прямой сброс, сток с суши, загрязнение с судов, загрязнение атмосферы и, возможно, глубоководную добычу полезных ископаемых .
Типы загрязнения морской среды можно сгруппировать как загрязнение морским мусором , загрязнение пластиком , включая микропластик , подкисление океана , загрязнение питательными веществами , токсины и подводный шум. Загрязнение океана пластиком - это тип загрязнения морской среды пластмассами , размер которого варьируется от крупных оригинальных материалов, таких как бутылки и пакеты, до микропластиков, образующихся в результате фрагментации пластика. Морской мусор - это в основном отброшенный человеческий мусор, который плавает или находится в океане. Пластиковое загрязнение вредно для морской флоры и фауны .Загрязнение питательными веществами
Загрязнение питательными веществами, форма загрязнения воды, относится к загрязнению из-за чрезмерного поступления питательных веществ . Это является основной причиной эвтрофикации в поверхностных водах , в которых избыток питательных веществ, как правило , азоте или фосфор , стимулируют водоросли роста. Источники загрязнения питательными веществами включают поверхностный сток с сельскохозяйственных полей и пастбищ, сбросы из септиков и откормочных площадок , а также выбросы от сжигания. Неочищенные сточные воды вносят большой вклад в эвтрофикацию культур, поскольку сточные воды богаты питательными веществами. Сброс неочищенных сточных вод в большой водоем называется сбросом сточных вод и до сих пор происходит во всем мире. Избыточные химически активные соединения азота в окружающей среде связаны со многими крупномасштабными экологическими проблемами. К ним относятся эвтрофикации в поверхностных водах , вредные цветение воды , гипоксия , кислотные дожди , насыщенность азота в лесах, и изменение климата .
После сельскохозяйственного бума в 1910-х и снова в 1940-х годах, чтобы удовлетворить рост спроса на продукты питания, сельскохозяйственное производство в значительной степени зависит от использования удобрений. Удобрение - это натуральное или химически модифицированное вещество, которое помогает почве стать более плодородной. Эти удобрения содержат большое количество фосфора и азота, что приводит к попаданию в почву избыточного количества питательных веществ. Азот , фосфор и калий являются основными питательными веществами «большой тройки» коммерческих удобрений, каждое из этих основных питательных веществ играет ключевую роль в питании растений. Когда азот и фосфор не используются полностью растущими растениями, они могут быть потеряны с полей фермы и отрицательно сказываются на качестве воздуха и воды ниже по течению. Эти питательные вещества могут в конечном итоге попасть в водные экосистемы и способствовать усилению эвтрофикации. Когда фермеры разбрасывают удобрения, будь то органические или синтетические, большая часть удобрений превратится в стоки, которые собираются ниже по течению, вызывая эвтрофикацию культур.Тепловое загрязнение
Повышенная температура воды снижает уровень кислорода (из-за более низкого уровня растворенного кислорода , поскольку газы менее растворимы в более теплых жидкостях), что может убивать рыбу (которая затем может гнить) и изменять состав пищевой цепи , сокращать биоразнообразие видов и способствовать вторжению новых теплолюбивый вид.
Разливы нефти
Другие
Интродукция водных инвазивных организмов также является одной из форм загрязнения воды. Это вызывает биологическое загрязнение .
Загрязнение подземных вод
Загрязнение грунтовых вод (также называемое загрязнением грунтовых вод) происходит, когда загрязняющие вещества попадают в землю и попадают в грунтовые воды . Этот тип загрязнения воды также может происходить естественным путем из-за присутствия незначительных и нежелательных компонентов, загрязняющих веществ или примесей в грунтовых водах, и в этом случае это скорее называется загрязнением , чем загрязнением . Загрязнение может происходить из-за местных канализационных систем, свалок , сточных вод очистных сооружений , протекающих канализационных сетей, бензозаправочных станций или из-за чрезмерного внесения удобрений в сельском хозяйстве . Загрязнение (или загрязнение) также может происходить из-за встречающихся в природе загрязнителей, таких как мышьяк или фторид . Использование загрязненных подземных вод создает опасность для здоровья населения из- за отравлений или распространения болезней ( болезней, передаваемых через воду ).
Загрязняющее вещество часто создает шлейф загрязнения внутри водоносного горизонта . Движение воды и дисперсия в водоносном горизонте распространяют загрязнитель на более обширную территорию. Его продвигающаяся граница, часто называемая кромкой плюма, может пересекаться с колодцами подземных вод и поверхностными водами, такими как просачивания и родники, что делает водоснабжение небезопасным для людей и диких животных. Движение шлейфа, называемого фронтом шлейфа, можно проанализировать с помощью модели гидрологического переноса или модели подземных вод . Анализ загрязнения подземных вод может быть сосредоточен на характеристиках почвы и геологии участка , гидрогеологии , гидрологии и природе загрязнителей. На перенос загрязняющих веществ влияют различные механизмы, например диффузия , адсорбция , осаждение , разложение в грунтовых водах.По типу источника
Источники загрязнения поверхностных вод можно разделить на две категории в зависимости от их происхождения: точечные источники и неточечные источники.
Точечные источники
Загрязнение воды из точечных источников относится к загрязнителям, которые попадают в водный путь из единственного идентифицируемого источника, такого как труба или канава . Примеры источников в этой категории включают сбросы с очистных сооружений , завода или городской ливневой канализации .
Закон США о чистой воде (CWA) определяет точечный источник в целях обеспечения соблюдения нормативных требований (см. Закон США о загрязнении воды из точечных источников ). Определение точечного источника CWA было изменено в 1987 году, чтобы включить муниципальные ливневые канализационные системы, а также промышленные ливневые стоки, например, со строительных площадок.
Неточечные источники
Измерение
Загрязнение воды можно анализировать с помощью нескольких широких категорий методов: физических, химических и биологических. Некоторые методы могут проводиться на месте без отбора проб, например, температуры. Другие включают сбор образцов с последующим проведением специализированных аналитических тестов в лаборатории. Опубликованы стандартизированные и утвержденные аналитические методы испытаний для проб воды и сточных вод.
Общие физические тесты воды включают температуру, удельную или электрическую проводимость (ЕС) или проводимость, концентрацию твердых веществ (например, общее количество взвешенных твердых частиц (TSS)) и мутность . Пробы воды могут быть исследованы методами аналитической химии . Многие опубликованные методы испытаний доступны как для органических, так и для неорганических соединений. Часто используемые параметры, которые оцениваются количественно: pH , биохимическая потребность в кислороде (BOD), химическая потребность в кислороде (COD), растворенный кислород (DO), общая жесткость , питательные вещества ( соединения азота и фосфора , например нитраты и ортофосфаты ), металлы (включая медь, цинк , кадмий , свинец и ртуть ), масла и смазки, общие нефтяные углеводороды (TPH), поверхностно-активные вещества и пестициды .
Отбор проб
Сложность качества воды как предмета отражается во многих типах измерений показателей качества воды. Некоторые измерения качества воды наиболее точно выполняются на месте, поскольку вода находится в равновесии с окружающей средой . Измерения, обычно выполняемые на месте и в непосредственном контакте с рассматриваемым источником воды, включают температуру , pH , растворенный кислород , проводимость , потенциал восстановления кислорода (ОВП) , мутность и глубину диска Секки .
Отбор проб воды для физических или химических испытаний может проводиться несколькими методами в зависимости от необходимой точности и характеристик загрязнителя. Методы выборки включают, например, простую случайную выборку, стратифицированную выборку , систематическую выборку и выборку по сетке, адаптивную кластерную выборку , выборочные выборки, полунепрерывный мониторинг и непрерывную пассивную выборку , дистанционное наблюдение, дистанционное зондирование и биомониторинг . Использование пассивных пробоотборников значительно снижает стоимость и потребность в инфраструктуре на месте отбора проб.
Многие случаи загрязнения резко ограничены по времени, чаще всего в связи с дождями. По этой причине «отборные» пробы часто не подходят для полного количественного определения уровней загрязнения. Ученые, собирающие данные такого типа, часто используют устройства для автоматического отбора проб, которые перекачивают воду в определенное количество времени или с интервалами сброса .Биологические испытания
Использование биомонитора описывается как биологический мониторинг . Это относится к измерению определенных свойств организма для получения информации об окружающей физической и химической среде. Биологическое тестирование включает использование индикаторов растений, животных или микробов для мониторинга состояния водной экосистемы . Это любые биологические виды или группы видов, функция, популяция или статус которых могут показать степень целостности экосистемы или окружающей среды. Одним из примеров группы биоиндикаторов являются веслоногие рачки и другие мелкие водные ракообразные , обитающие во многих водоемах. Такие организмы можно отслеживать на предмет изменений (биохимических, физиологических или поведенческих), которые могут указывать на проблему в их экосистеме.
Распространенность
Загрязнение воды является проблемой как в развивающихся, так и в развитых странах .
По стране
Например, загрязнение воды в Индии и Китае широко распространено. Около 90 процентов воды в городах Китая загрязнено.
Контроль и сокращение
Философия борьбы с загрязнением
Одним из аспектов защиты окружающей среды являются обязательные правила, но они являются лишь частью решения. Другие важные инструменты в борьбе с загрязнением включают экологическое образование, экономические инструменты, рыночные силы и более строгие меры. Стандарты могут быть «точными» (для определенного поддающегося количественной оценке минимального или максимального значения для загрязнителя) или «неточными», что потребует использования наилучшей доступной технологии (BAT) или наилучшего практического экологического варианта (BPEO). Рыночные экономические инструменты для борьбы с загрязнением могут включать в себя: сборы, субсидии, схемы депозита или возмещения, создание рынка кредитов за загрязнение и стимулы для принудительного исполнения.
Переход к целостному подходу к борьбе с химическим загрязнением сочетает в себе следующие подходы: комплексные меры контроля, трансграничные аспекты, дополнительные и дополнительные меры контроля, соображения жизненного цикла , воздействие химических смесей.
Контроль загрязнения воды требует соответствующей инфраструктуры и планов управления. Инфраструктура может включать в себя очистные сооружения , например, очистные сооружения и промышленные очистные сооружения. Очистка сельскохозяйственных сточных вод на фермах и борьба с эрозией на строительных площадках также могут помочь предотвратить загрязнение воды. Эффективный контроль городских стоков включает снижение скорости и количества стока.
Загрязнение воды требует постоянной оценки и пересмотра политики в отношении водных ресурсов на всех уровнях (от международного до отдельных водоносных горизонтов и колодцев).
Канализация и очистка сточных вод
Городские сточные воды (или сточные воды ) можно обрабатывать централизованными очистными сооружениями , децентрализованными системами очистки сточных вод , природными решениями или в местных очистных сооружениях и септических резервуарах . Например, пруды для стабилизации отходов представляют собой недорогой вариант очистки сточных вод, особенно для регионов с теплым климатом. Ультрафиолетовое излучение (солнечный свет) может использоваться для разложения некоторых загрязняющих веществ в прудах-отстойниках (отстойники для сточных вод). Использование безопасных услуг санитарии предотвратит загрязнение воды, вызванное отсутствием доступа к санитарии.
Хорошо спроектированные и эксплуатируемые системы (например, со стадиями вторичной очистки или более продвинутой доочисткой) могут удалять 90 или более процентов загрязняющих веществ в сточных водах. У некоторых растений есть дополнительные системы для удаления питательных веществ и патогенов. Хотя такие передовые методы обработки, несомненно, уменьшат выбросы микрозагрязнителей, они также могут привести к большим финансовым затратам, а также к нежелательному с экологической точки зрения увеличению потребления энергии и выбросов парниковых газов .
Переполнение канализации во время штормов можно решить путем своевременного обслуживания и модернизации канализационной системы . В США города с большими комбинированными системами не реализовали проекты общесистемного разделения из-за высокой стоимости, но реализовали проекты частичного разделения и подходы к зеленой инфраструктуре . В некоторых случаях муниципалитеты установили дополнительные хранилища ОГО или увеличили мощности по очистке сточных вод.
Очистка промышленных сточных вод
Очистка сельскохозяйственных сточных вод
Очистка сельскохозяйственных сточных вод - это программа управления хозяйством, направленная на борьбу с загрязнением в результате содержания животных в ограниченном пространстве и поверхностных стоков, которые могут быть загрязнены химическими веществами , содержащимися в удобрениях , пестицидах , навозной жиже , растительных остатках или поливной воде. Очистка сельскохозяйственных сточных вод необходима для непрерывных операций с животными в закрытом помещении, таких как производство молока и яиц. Его можно проводить на предприятиях, использующих механизированные очистные сооружения, аналогичные тем, которые используются для промышленных сточных вод . Там, где имеется земля для прудов, отстойники и факультативные лагуны могут иметь более низкие эксплуатационные расходы в условиях сезонного использования из-за циклов разведения или сбора урожая. Жижи животных обычно обрабатываются путем удержания в анаэробных лагунах перед удалением путем распыления или нанесения на пастбища. Построенные водно-болотные угодья иногда используются для облегчения обработки отходов животноводства.
К загрязнению из неточечных источников относятся сток наносов, сток питательных веществ и пестициды. Точечные источники загрязнения включают отходы животноводства, силосную жидкость, отходы доильных залов (молочного животноводства), отходы убоя, воду для мытья овощей и воду для пожаротушения. Многие фермы создают загрязнение из неточечных источников из-за поверхностных стоков, которые не контролируются с помощью очистных сооружений.
Фермеры могут установить средства защиты от эрозии, чтобы уменьшить сток и сохранить почву на своих полях. Общие методы включают контурную вспашку , мульчирование культур , севооборот , посадку многолетних культур и установку прибрежных буферов . Фермеры также могут разрабатывать и реализовывать планы управления питательными веществами, чтобы уменьшить чрезмерное внесение питательных веществ и снизить вероятность загрязнения питательными веществами . Для того, чтобы свести к минимуму воздействия пестицидов, фермеры могут использовать комплексную борьбу с вредителями (IPM) методы (которые могут включать в себя биологическую борьбу с вредителями ) , чтобы сохранить контроль над вредителями, уменьшить зависимость от химических пестицидов, а также защитить качество воды.Управление эрозией и контроль наносов
Осадки со строительных площадок можно контролировать путем установки средств защиты от эрозии , таких как мульчирование и гидропосев , и средств контроля наносов , таких как отстойники и противоиловые заграждения . Сброс токсичных химикатов, таких как моторное топливо и промывка бетона, можно предотвратить с помощью планов предотвращения и контроля разливов, а также специально разработанных контейнеров (например, для промывки бетона) и таких конструкций, как устройства контроля перелива и отводные бермы.
Эрозия, вызванная обезлесением и изменениями в гидрологии (потеря почвы из-за стока воды), также приводит к потере наносов и, возможно, к загрязнению воды.
Контроль городских стоков (ливневые воды)
Эффективный контроль городских стоков предполагает снижение скорости и потока ливневых вод, а также сокращение выбросов загрязняющих веществ. Местные органы власти используют различные методы управления ливневыми водами, чтобы уменьшить воздействие городских стоков. Эти методы, которые в некоторых странах называются передовыми методами управления загрязнением воды (BMP), могут быть сосредоточены на контроле количества воды, в то время как другие нацелены на улучшение качества воды, а некоторые выполняют обе функции.
Практика предотвращения загрязнения включает в себя застройку с низким уровнем воздействия (LID) или методы зеленой инфраструктуры , известные как устойчивые дренажные системы (SuDS) в Великобритании и водочувствительный городской дизайн (WSUD) в Австралии и на Ближнем Востоке, такие как установка зеленых крыш. и улучшенное обращение с химическими веществами (например, управление моторным топливом и маслом, удобрениями и пестицидами). Системы уменьшения стока включают инфильтрационные бассейны , системы биологического удержания , построенные водно-болотные угодья , водосборные бассейны и аналогичные устройства.Законодательство
Некоторые примеры законодательства по контролю за загрязнением воды перечислены ниже:
- На Филиппинах Закон Республики 9275, иначе известный как Закон о чистой воде Филиппин 2004 года, является регулирующим законом в области управления сточными водами. В нем говорится, что политика страны направлена на защиту, сохранение и восстановление качества пресных, солоноватых и морских вод, для которых управление сточными водами играет особую роль.
- Закон о чистой воде - это основной федеральный закон США, регулирующий загрязнение поверхностных вод. Он реализуется Агентством по охране окружающей среды США в сотрудничестве со штатами, территориями и племенами. Грунтовые положения защиты включены в Закон о безопасной питьевой воды , охране и восстановлении ресурсов Закона , а Суперфонд акт.
Смотрите также
- Водная токсикология
- Воздействие пестицидов на окружающую среду § Вода
- Загрязнение
- Индекс трофического состояния (показатель качества воды для озер)
- Очистка воды
- Управление водными ресурсами
использованная литература
внешние ссылки
Ресурсы библиотеки о загрязнении воды |