Єжевська О.С., Ткачук Г.С.

ПРОБЛЕМА АНТРОПОГЕННОГО ЗАБРУДНЕННЯ ВОДНИХ РЕСУРСІВ

“І буває вода то кислою, то гострою, то терпкою, то гіркою, то солодкою, то густою, то рідкою, то шкідливою чи погибельною, то цілющою чи отруйною”. Так писав про воду Леонардо да Вінчі. І не безпідставно. В природі дійсно утворюються різноманітні водні розчини - одні з них підтримують життя, інші його вбивають. Про існування природної “мертвої” води свідчить катастрофа, що трапилася 21 серпня 1986 року в Камеруні на побережжі озера Ньяса. В результаті різкого динамічного перемішування маси озерної води з її придонних шарів вирвалася велика хмара задушливих вулканічних газів, внаслідок чого загинуло біля 2000 мешканців ближнього селища. А порівняно недавно в Білорусії поблизу нафтових покладів Прип’ятського рифтового грабена (провальної долини) виявлено підземні води з високим вмістом синильної кислоти. І в той же час люди своєю діяльністю призводять до збільшення кількості води, не придатної до вжитку. Це сумнозвісний “антропогенний фактор” забруднення навколишнього середовища.

Проблема охорони довкілля є актуальною у всіх країнах. Забруднення атмосфери набрало великомасштабного характеру. Воно принесло шкоду рікам, озерам, водосховища, грунтам тощо. Шкідливі речовини та продукти їх перетворення з атмосфери потрапляють на поверхню Землі. Великі площі сільськогосподарських угідь піддаються дії різних пестицидів та добрив, звідки дощовими водами змиваються в річки. Туди ж потрапляють стічні води промислових підприємств. Забруднюються навіть підземні води – важливий резервуар прісних вод.

Середня концентрація такого металу, як нікель в літосфері становить ~ 0,008%. Природними джерелами, з котрих у поверхневі води потрапляє нікель, є гірські породи та грунти. Серед антропогенних джерел нікелю слід відзначити атмосферні осади після спалювання вугілля та нафти. Разом з продуктами горіння нікель переноситься повітрям та потрапляє у водойми. При цьому спалювання нафти виявилося набагато істотнішим джерелом забруднення довкілля нікелем, ніж спалювання вугілля. Виявилося, що в зразках леткого попелу заводів, які працюють на нафті, 60-100% компонентів нікелю були розчинні у воді, в той час як зразки леткого попелу від підприємств, які працюють на вугіллі, містили 20-80% розчинних у воді сполук.

Для прояснення і знебарвлення води часто використовують методи обробки, що базуються на застосуванні реагентів (коагулянтів), які забезпечують переведення в осад колоїдно-дисперсних домішок і забруднень. Як коагулянти найчастіше використовують солі заліза і алюмінію, зокрема його сульфат. Однак, ще недавно алюміній, як легкий метал, вважався нешкідливим для здоров’я. Перші дані про токсичність алюмінію були отримані лише в 70-х роках минулого століття. Іони алюмінію, котрі потрапляють в організм з їжею у формі нерозчинного фосфату виводяться з фекаліями, а частково всмоктуються в шлунково-кишковому тракті в кров і виводяться нирками. Однак, при порушенні діяльності нирок відбувається накопичення алюмінію, що супроводжується зростанням хрупкості костей, порушенням метаболізму Ca, Mg, P, F та розвитком різних форм анемії. Збагачення питної води іонами Al⁺³ починається на водоочищувальній станції при обробці її сульфатом алюмінію. Багаторазове перевищення концентрації Al⁺³ над нормою характерно для озерних та річкових вод в регіонах, що піддаються дії кислотних дощів, за рахунок розчинення природних слаборозчинних алюмосилікатних порід. Власне підвищення вмісту іонів Al⁺³, а не Н⁺ призводить до загибелі риб, земноводних і молюсків у водоймах, котрі орошуються кислотними дощами.

Забруднення океанів нафтою на даний час є поширеним явищем. Від 2 до 4% водної поверхні Тихого та Атлантичного океанів постійно покриті нафтовою плівкою. В морські води щорічно потрапляє до 6 млн. т нафтових вуглеводнів. Майже половина цієї кількості пов’язана з транспортуванням та розробкою родовищ на шельфі. Окрім того, річки світу щорічно виносять в морська та океанічні води більше 1,8 млн. т нафтопродуктів.

Разом з річним стоком в океан потрапляють і важкі метали. Це становить до 2 млн. т свинцю, до 20 тис. т кадмію і до 10 тис. т ртуті. В забрудненні океанів значну роль відіграє атмосфера. Наприклад, до 30% всієї ртуті і 50% свинцю, які потрапляють в океан щорічно, переносяться через атмосферу.

Значною проблемою при очищенні води є її знезараження. На даний час найпоширенішим методом, зокрема в Україні, є хлорування – з огляду на відносно невелику ціну. Однак, сам хлор для людини є біологічно шкідливою речовиною. Тому іноді застосовують ультрафіолетове опромінювання води. Такий метод може бути ефективним при опромінюванні прозорих вод, в каламутній воді ефективність знезараження різко падає. Останнім часом дослідники розглядають такі фізичні поля, як магнітне та електричне, як природний антимікробний агент. Згідно роботи [1] магнітні поля з індукцією 8,9 – 17,8 мТл значно знижують інтесивність мікрофлори у воді. Магнітна обробка хоч і має бактерицидні властивості, але для харчових потреб така вода не завжди придатна, особливо для людей з хворою серцево-судинною системою, а тривалість її релаксації становить декілька днів. Було виявлено, що застосування пульсових електричних полів при обробці рідких харчових продуктів у комбінації з біохімічними сполуками (нізим, лізоцин) та слабким нагріванням, має значно кращі результати стосовно бактерицидності порівняно із звичайною стерилізацією чи пастеризацією [2]. В роботі [3] наведені результати дослідів з впливу високочастотного електричного поля (110 кГц, 10 кВ) на процес бродіння сахарози. Тривалість обробки 10%-го розчину – 40 хв. Дія такого поля на воду до певної міри нагадує дію магнітного поля, тобто призводить до зростання “структурної температури”. Дослідження модельної реакції – окиснення тіоктової (ліпоєвої) кислоти йодом – показало, що швидкість такої реакції в опроміненій воді зростає в 2,2 рази, порівняно зі швидкістю в звичайній воді. Виявилося, що виділення СО₂ з 10%-го розчину сахарози, попередньо обробленому коронним розрядом, різко зростає – в 3,2 рази протягом перших чотирьох годин. Якщо ж таким чином обробляти розчин сахарози разом з дріжджовими клітинами, то виділення СО₂ різко знижується – на 60% від контрольного досліду, тобто спостерігається пригнічення активності мікроорганізмів. В цьому випадку прозорість розчину не має значення.

До цього часу ріст очисних споруд відставав від споживання води. Збільшення їх кількості не вирішує проблему, оскільки при найдосконалішому очищенні, разом з біологічним, всі розчинні речовини і до 10% органічних забруднень залишаються в очищених стічних водах. Така вода може бути придатною до споживання лише після багатократного розведення її чистою природною водою. На розведення стоків йде майже 20% ресурсів прісних вод світу. Тому для вирішення актуальних проблем охорони довкілля великого значення набувають питання раціонального використання природних ресурсів, зниження кількості механічних і розчинних забруднень, які скидають в природні водоймища разом з промисловими стічними водами. Одним з можливих шляхів вирішення цих питань є створення замкнутих систем водопостачання підприємств із застосуванням глибоко очищених побутових і промислових стічних вод.

Література

1. Yavuz H., Celebi S.S. Influence of magnetic field on the kinetics of activated sludge. // Environ. Technol. – 2004. – v.25 (1). – P.7 – 13.

2. Rodrigo D., Barbosa-Canovas G.V., Martinez A., Rodrigo M. Pectin methyl esterase and natural microflora of fresh mixed orange and carrot juice treated with pulsed electric fields. // J. Food Prot. – 2003. – V.66 (12). – P.1007 – 1012.

3. Баран Б.А., Бубенщикова Г.Т., Рокіцька В.Й., Хрящевський В.М. Дія магнітного та електричного полів на процес бродіння. //Вісник Хмельницького національного університету. Технічні науки. - 2009. - №1. – С.151 – 154.