Роль гидросферы в процессах естественной самоочистки объектов природной среды

РОЛЬ ГИДРОСФЕРЫ В ПРОЦЕССАХ ЕСТЕСТВЕННОЙ САМООЧИСТКИ ОБЪЕКТОВ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ

Скорик Ю.И., Быстрова Н.Ю.

Антропогенное загрязнение объектов природной среды осуществляется в виде выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, сброса их в водотоки и водоемы – либо с неочищенными сточными водами, либо непосредственно, например, при разливах нефти и нефтепродуктов, а также путем размещения отходов производства или потребления на поверхности территорий и в полостях ландшафтов, особенно, когда такое размещение осуществляется без предварительной инженерной подготовки мест, где осуществдяется размещение.

Основная часть выброшенных в атмосферу аэрозольных частиц, как твердых, так и жидко-капельных, рано или поздно возвращается на земную или на водную поверхность. Выбросы таких газов как оксиды азота, серы и углерода в своей значительной части вымываются атмосферной влагой и также выпадают на водную поверхность или на почвенный покров.

Большая доля вредных веществ, содержащихся в захороненных отходах, постепенно переходит в «подвижное» состояние и в составе жидких фильтратных выделений вытекает из свалочных масс в виде истинных или коллоидных растворов или взвесей, часть которых достигает водотоков и распределяется в них. С почвенными водами попадают в ручьи, реки, а затем в озера и моря многие растворимые в воде вещества, выпавшие на землю с атмосферными осадками. В условиях России этот процесс резко интенсифицируется в период весеннего половодья.

Таким образом, не менее половины всех антропогенных загрязняющих веществ, попадающих в природную среду, в конечном счете оказывается в водных объектах, где и накапливается [1-3]. Меняющиеся по площади и глубине акваторий гидрохимические, гидродинамические и иные условия речных, озерных и морских объектов приводят к последовательному осаждению тех или иных загрязняющих веществ, растворенных или взвешенных в водной среде.

Следствием осуществляющегося осаждения является накопление значительных количеств загрязняющих веществ в составе донных отложений, которые по своей сути являются природным бункером, где благодаря естественным процессам самоочищения объектов природной среды собираются разнообразные биотоксиканты и ксенобиотические вещества. При этом задача человечества состоит лишь в том, чтобы аккуратно извлечь и обезвредить эти накопившиеся вредные для живой природы отложения.

О том, насколько велик масштаб очищения объектов природной среды, осуществляющийся с помощью гидросферы, можно судить на основании оценок количества и степени загрязенности донных отложений, возникающих в городских водотоках Санкт-Петербурга, в Невской губе Финского залива и в иных водных объектах, сведения о которых появились в последние годы [4-6].

Так, в 1999 г. был опубликован анализ работ по определению загрязненности донных отложений в реке Неве и в ее многочисленных рукавах и притоках, протекающих по территории Санкт-Петербурга, выполненных в 1987-1995 гг. несколькими научно-исследовательскими учреждениями Санкт-Петербурга [4]. Этот анализ позволил специалистам «Ленморниипроекта» оценить общий объем отложений на дне водотоков города как 10,8 млн. м3, из которых 3,8 млн. м3, были отнесены к классам «сильно загрязненных» и «опасно загрязненных». При ознакомлении с материалами работы [4] обращает на себя внимание, что суммарное содержание тяжелых металлов в исследованных осадках не опускается ниже 0,3 г/кг, а для донных отложений некоторых типов достигает величины 1,4 г/кг, что превосходит содержание тяжелых полиметаллов в некоторых видах полиметаллического сырья. При этом распределение содержания отдельных металлов по видам осадков различных литологических типов резко различно. Так, концентрация ртути в песчаном алеврите в 4 раза выше, чем в глинистом алеврите, тогда как цинк концентрируется именно в глинистом алеврите, где его в 6 раз больше, чем в песчаном. Нефтяные углеводороды собираются в песке и в миктите, но их мало в алеврите.

Большие работы по определению загрязненности донных отложений водной системы Ладожское озеро – река Нева – Невская губа, проведенные специалистами Института Арктики и Антарктики в 1997 г., подтвердили упомянутые результаты и дополнили их сведениями о содержании загрязняющих веществ в отложениях Невской губы, где они также оказались достаточно высокими [5]. Так, содержание меди, никеля и свинца в донных отложениях, отобранных возле острова Котлин и в Копорской губе, достигало 124 мг/кг, 84 мг/кг и 128 мг/кг соответственно, а в донных отложениях, взятых в районе ковша нефтеналивного района Санкт-Петербургского торгового порта, содержание этих же элементов, перечисленных в том же порядке, составило 29,5 мг/кг, 52,4 мг/кг и 195 мг/кг.

Высокими концентрациями тяжелых металлов характеризуются донные отложения многих рек России и других государств на постсоветском пространстве. Так, содержание соединений тяжелых металлов (не считая железа), которые растворимы в 0,3 м растворе соляной кислоты, в сухом веществе проб донных отложений, отобранных на реке Иртыш в районе гор. Усть-Каменогорска, составляет, если вести расчет на сами металлы, 2-3 г/кг, причем преобладающими элементами являются цинк, марганец, кобальт и свинец.

Среднее содержание марганца в илах Киевского водохранилища на реке Днепр оценивается в 1086 мг/кг, а в илах Кременчугского водохранилища на той же реке – 700 мг/кг, а запасы этого металла в донных отложениях этих водохранилищ – как 12,3 тыс. т и 18,0 тыс. т соответственно [6]. Опубликованы сведения о высоком содержании тяжелых металлов, накопленных в илах рек Тульской и Томской областей, а также некоторых других регионов.

Рассматривая ресурсный аспект проблемы, можно утверждать, что создаются предпосылки для использования в будущем донных осадков, образовавшихся в условиях крупных промышленных агломераций, в качестве источника техногенного полиметаллического сырья.

В природоохранном же аспекте представляется весьма актуальным разработка и использование таких технологических решений, которые позволяют извлекать и обезвреживать донные осадки, не создавая при этом риска вторичного загрязнения водоемов токсичными веществами, естественным образом уже выведенными природой из участия в массообменных процессах.

Литература

1.    Богдановский Г.А. Химическая экология. М.: Изд. Московского университета, 1994. - 237 с.

2.    Корте Ф. Экологическая химия. М.: Мир, 1997. – 396 с.

3.    Исидоров В.А. Экологическая химия. СПб.: Химиздат, 2001. – 304 с.

4.    Беленко С.Л., Иванов В.Н. Характеристика загрязненности донных отложений водотоков города. В кн. «Охрана окружающей среды, природопользование и обеспечение экологической безопасности в Санкт-Петербурге в 1998 году». СПб., 1999. Стр. 241.

5.    Мельников С.А., Клопов В.П., Тейван Ж.А., Граевский А.П., Горшков А.Н., Дробязко А.В. Гидрохимическая характеристика качества вод и загрязненности донных отложений системы Ладожское озеро – р. Нева – Финский залив. В кн. «Экологическая обстановка в Санкт-Петербурге и Ленинградской области в 1997 году». СПб., 1998. Стр. 76.

6.    Манихин В.И., Никаноров А.М. Растворенные и подвижные формы тяжелых металлов в донных отложениях пресноводных экосистем. СПб.: Гидрометеоиздат, 2001. 182 с.