Сточные воды (в тыс. т/год) города с населением 1 млн. человек

Опасная разновидность загрязнений сточных вод городов – детергенты, или синтетические поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые являются сильными токсикантами, устойчивыми к процессам биологического разложения (моющие средства). В экономически развитых странах концентрация ПАВ в сточных водах достигает 5-15 мг×л. Воды плохо подвергаются очистке от детергентов и в водоемы сбрасывается до 50-60 % их первоначального количества. Практически концентрация этих веществ в городских стоках составляет в среднем 4-6 мг×л^-1, а в речных водах 0,3-1,0 мг×л и даже 1,5 мг×л, хотя ПДКПАВ в природных водах не > 0,3 мг×л.

Сточные воды городов играют важную роль в общем балансе веществ, поступающих в города и удаляемых из них. «Шлейф» водных загрязнений от больших городов распространяется по естественным водотокам на десятки и даже сотни километров и может отрицательно воздействовать на источники питьевого водопотребления, расположенные ниже по течению от места выпуска городских сточных вод.

Проблемы водопотребления. Города потребляют в 10 и более раз больше воды в расчете на 1 человека, чем сельские районы, а загрязнение водоемов достигает катастрофических размеров. Объемы сточных вод достигают 1 м³ в сутки на одного человека. Поэтому практически все крупные города испытывают дефицит водных ресурсов и многие из них получают воду из удаленных источников.

Водоносные горизонты под городами сильно истощены в результате непрерывных откачек скважинами и колодцами, а, кроме того, загрязнены на значительную глубину.

Для покрытия бытовых и хозяйственных потребностей в воде современного города с числом жителей миллион человек в развитых странах требуется постоянное поступление в водопроводную сеть примерно 7 м³/с.

Задача водоснабжения многих городов решается за счет переброски вод из-за пределов местного водосбора или откачки глубинных подземных вод. Сброс отработанных вод чаще всего осуществляется в местные реки или водоемы, что приводит к количественным и качественным изменениям их режима.

Не меньшие изменения в гидрологическом цикле вызывают преобразования ландшафта, связанные с гидростроительством, сооружением сопутствующих ему коммуникаций и промышленно-хозяйственных комплексов. Возведение зданий, покрытие асфальтом улиц, создание водопроводной, дренажной и канализационной систем приводит к коренным преобразованиям поверхностного задержания воды и проникновения ее в грунт.

Засыпка малых рек, ручьев, оврагов, создание искусственных водоемов в городах также являются причиной изменений естественного водного режима территории. Нарушение естественных путей грунтового стока, потери в системе водоснабжения и канализации, наличие покрытий, препятствуют испарению грунтовых вод.

Загрязнение литосферы. Загрязнение почв. Почвы города по своим физическим, химическим и биологическим свойствам существенно отличаются от своих природных аналогов. Характерна высокая степень загрязнений их токсичными веществами, в том числе и тяжелыми металлами от промышленных предприятий, ТЭЦ, автотранспорта. Значительный вклад в загрязнение почв тяжелыми металлами вносят твердые бытовые отходы, а также сточные воды промышленных предприятий и жилищно-бытовых комплексов. Основная масса загрязняющих городскую среду веществ попадает на поверхность почвы, где начинается их постепенное депонирование. При этом почвенная толща служит мощным аккумулятором токсикантов и способна удерживать значительные их количества. Особенно прочно фиксируют тяжелые металлы верхние гумусные горизонты почв, т.е. наиболее плодородный слой.

Таким образом, почва становится одним из важнейших биогеохимических барьеров для большинства токсикантов на пути их миграции из атмосферы города в грунтовые и поверхностные воды. Однако при высоких уровнях химического загрязнения почва полностью утрачивает способность к самоочищению, результатом чего является нарушение и ее экологических функций. Опасность химического загрязнения усугубляется тем, что оно длительное время может не проявляться в силу высокой буферности почв и при этом представлять собой мощный фактор разрушения городских экосистем.

Анализ факторов, влияющих на вероятность обнаружения высоких значений концентрации вредных веществ в почве города, показывает, что на первом месте стоит такой фактор, как вид вещества: имеется высокая вероятность обнаружения больших массовых долей в почвах городов нитратов, фенола, сульфатов.

Второе место принадлежит такому фактору, как вид функциональной зоны: существует высокая вероятность обнаружения повышенного содержания вредных веществ в почве промышленной зоны.

На третьем месте – способ выбросов вредных веществ в атмосферу. Наибольшее влияние на загрязнение почв городов оказывают рассредоточенные выбросы от высоких источников.

На последнем месте стоит мощность выбросов (наибольшие загрязнения при мощности выброса 50-150 кг/час и при наличии рассредоточенных высоких источников, при этом радиус влияния их на почву составляет 12-15 км).

Нарушение устойчивости в геологической среде. Гиперконцентрация наземных сооружений, а также густые переплетения водо-, тепло-, газопроводов, линий электроснабжения, радио и телефонных кабелей приводят к нарушениям устойчивости в геологической среде. Меняется плотность, структура грунтов, происходит неравномерное оседание отдельных участков поверхности земли, образуются глубокие провалы, оползни, подтопления. Поднятие уровня грунтовых вод, вызывающие подтопления, связан также и с искусственным изменением рельефа территорий, нарушением естественной дренажности и плохой работой дренажной системы. Поднятие грунтовых вод может быть обусловлено и постоянной утечкой в водопроводной, канализационной системах и в системе водоснабжения. Все это приводит к затоплению подвальных этажей зданий, затоплению подземных коммуникаций, повышению сейсмичности территорий, снижению несущей способности грунта и, как следствие, деформации и выходу из строя подземных коммуникаций, угнетению растений, загрязнению грунтовых вод. Физико-геологические и биогеохимические изменения наблюдаются в радиусе 25-30 км за пределами города и на глубине до 80 м. На этих территориях происходит обеднение растительного и животного мира, деградация лесов.

Население Земли производит столько твердых бытовых отходов, что свалки их приобрели характер и масштаб геологических тел. Они занимают сотни гектаров, имеют мощность «пласта» до 50 м и уже всерьез влияют на круговорот веществ.

Серьезные геохимические аномалии обнаружены при изучении свалок Подмосковья. В слоях спрессованных отходов резко повышено содержание углерода, азота, тяжелых металлов; зафиксированы и отбросы с повышенной радиоактивностью. Беспрецедентно высока интенсивность микробиологических процессов: свалки выделяют в атмосферу в 300 раз больше соединений углерода, чем обычные подмосковные почвы. Треть органического углерода, сконцентрированного на подобных свалках, довольно быстро возвращается в естественный круговорот веществ, однако оставшийся там углерод по количеству сопоставим с содержанием его в биомассе всего Мирового океана (порядка 3 млрд. т).

Проблема твердых городских отходов – проблема из проблем. При сжигании их из-за выделения вредных продуктов сгорания страдают люди и окружающая среда, хотя в настоящее время острота этой проблемы отчасти снижается благодаря строительству мусоросжигающих заводов, осуществляющих уничтожение отходов при использовании очень высоких температур в бескислородной среде (метод Пирролиза), что уменьшает токсичность выбросов, но не ликвидирует ее.

При зарывании или складировании отходов химические продукты их распада проникают в почву, отравляют грунтовые воды и в конечном итоге попадают в организм животных и человека. По данным ученых, исследовавших пригородные свалки, в радиусе пятидесяти километров все воды загрязнены микроорганизмами, характерными для свалок. Свалки привлекают несметное количество грызунов и птиц, разносящих инфекцию.

Применение различных методов обеззараживания отходов на свалках позволяет в какой-то мере уменьшать и эту опасность. Применение метода растительной реинтоксикации, например, с использованием водорослей, позволяет извлекать из отходов тяжелые металлы и в том числе – свинец. С равным успехом пользуются и бактериальным методом.

На месте бывших свалок в течение минимум 50-100 лет нельзя ничего строить, прокладывать коммуникации. Свалки требуют много земли, надолго выпадающей из полезного оборота.

В результате гниения органических веществ на свалках образуется метан, являющийся взрывоопасным газом, в связи с чем свалки часто горят со всеми вытекающими для окружающей среды последствиями.

Проблема нехватки площадей для свалок остро стоит во всех странах, особенно – в густо населенных, промышленно развитых странах. В какой-то мере эту проблему решают за счет плотного укладывания мусора и трамбовки его грейдерами и бульдозерами, а неорганические и негорючие городские отходы прессуют в плитки. На установке для прессования отходов золу и шлак из топок, строительный мусор, землю, вынутую из котлованов или туннелей, сдавливают, в результате чего получаемые квадратные плитки складывают в штабеля, каждый из которых обматывают водонепроницаемой полимерной пленкой и засыпают землей. В результате объем мусора уменьшается на треть, а в дальнейшем на месте свалки оказывается возможным строить дома, т.к. плотно уложенные плитки не дают осадки.

Для ликвидации бывших свалок нужны колоссальные затраты. Необходимость удаления свалок за десятки километров от городской черты создает немалые трудности с транспортировкой самого мусора, если учесть количество требующихся для перевозок специальных машин и стоимость бензина.

Проблемы твердых бытовых отходов, а также современные способы обезвреживания и ликвидации отходов рассмотрены в разделе 7.3.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: