Экологический мониторинг водных объектов и экоаудит водопользователей как основа борьбы с биопомехами в системах техводоснабжения
Классификация биопомех, нарушающих работу систем технического водоснабжения. Рассмотрение основных форм загрязнения водоема-источника водоснабжения как фактора, стимулирующего развитие любых видов биопомех, Характеристика их возможной профилактики.
| Рубрика | Экология и охрана природы |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 31.01.2019 |
| Размер файла | 39,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Экологический мониторинг водных объектов и экоаудит водопользователей как основа борьбы с биопомехами в системах техводоснабжения
Суздалева А.Л.
Аннотация
Приведена классификация биопомех, нарушающих работу систем технического водоснабжения. Показано, что фактором, стимулирующим развитие любых видов биопомех, являются различные формы загрязнения водоема-источника водоснабжения. Профилактика этих явлений должна основываться на установлении водопользователей, деятельность (или бездействие) которых обусловливает загрязнение водных объектов.
Ключевые слова: биопомехи, система технического водоснабжения, загрязнение водоемов-охладителей АЭС.
На основе обобщения имеющегося опыта практической работы, излагаются основные положения новой концепции снижения затрат на борьбу с биопомехами. В основе новой концепции лежит системный подход к анализу нежелательных явлений, обусловленных жизнедеятельностью организмов. На современном этапе проблемы борьбы с биопомехами и экологические проблемы водных объектов, использующихся в качестве источников систем техводоснабжения, в большинстве случаев рассматриваются изолированно. Вместе с тем, организмы, вызывающие биопомехи, как и любые другие формы жизни, существуют не обособленно, а являются компонентами водных экосистем. Уровень их развития, а следовательно и наносимого ими вреда, определяется, прежде всего, структурно-функциональной организацией данных систем.
Как свидетельствует анализ обширных материалов, накопленных за десятилетия интенсивных исследований в данной области, практически всегда массовое развитие каких-либо водных организмов, будь то микроорганизмы или крупные формы водных животных и растений, приводит к возникновению биопомех. В связи с этим единственно возможный путь борьбы с биопомехами - это предотвращение подобных «вспышек» развития. Здесь возможны два направления деятельности. Первое из них - уничтожение нежелательных организмов различными способами. Второе направление - профилактическое. Оно состоит в недопущении возникновения в водоемах условий для массового развития этих организмов. Очевидно, что второй путь в целом более перспективен, поскольку заключается в борьбе с причинами биопомех, а не с их последствиями.
С точки зрения системного подхода, борьба с биопомехами рассматривается не как простое уничтожение каких-то видов, затрудняющих производственную деятельность, а как предотвращение изменений в водной среде, обусловливающих развитие данных организмов (рис. 1). Весьма часто, первопричиной интенсификации экологических процессов, приводящих к образования биопомех, является загрязнение вод [1-4]. Установление субъектов хозяйственной деятельности, по вине которых у других водопользователей возникают биопомехи, в ряде случаев позволяет, через применение природоохранного законодательства, хотя бы частично взыскать ущерб, обусловленный данными явлениями [5]. Первым шагом на этом пути является организация экологического мониторинга, то есть системы отслеживания изменений в состоянии водного объекта и выявления причин, вызывающих ухудшение качества вод. Получаемые результаты позволяют установить первопричину возникновения биопомех. Однако сами по себе данные мониторинга не могут непосредственно быть использованы в качестве действенного инструмента борьбы с виновниками нежелательных изменений водной среды. Поэтому эффективная система профилактики и борьбы с биопомехами должна обязательно дополняться экологическим аудированием (экоаудитом) всех водопользователей данного водного объекта, под которым понимается комплексная документированная оценка субъектом хозяйственной или иной деятельности требований в области охраны окружающей среды [6]. При этом, в соответствии с Водным кодексом РФ, к числу водопользователей относятся не только физические и юридические лица, осуществляющие забор воды, но и все хозяйствующие субъекты, сбрасывающие в данный водоем свои стоки, а также собственники, владельцы и пользователи земельных участков, примыкающих к данному водному объекту [7]. Ниже рассмотрим эти положения более подробно.
ОСНОВНЫЕ ВИДЫ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПОМЕХ
Довольно распространено ошибочное и неполное мнение, согласно которому биопомехи заключаются в непосредственном контакте организмов с какими-то техническими узлами, в результате чего работа данных узлов нарушается. Но, как показывает практика, серьезные затруднения возникают и в том случае, если подаваемая на объект вода, хотя и не содержит нежелательных организмов, но в результате их жизнедеятельности становится некондиционной или вследствие развития этих организмов снижается объем воды, подаваемый на технические объекты. Таким образом, в широком смысле «биопомехи» - это любые явления, прямо или косвенно обусловленные живыми организмами, которые затрудняют нормальную работу каких-либо технических устройств.
Особенно заметную роль биопомехи играют при эксплуатации систем техводоснабжения промышленных и энергетических объектов, а также гидротехнических сооружений. Экономический ущерб от этих явлений иногда существенно снижает рентабельность производства, а в некоторых случаях даже обусловливает необходимость прекращения работы. Известны случаи остановки ГЭС из-за биопомех [8]. По этой причине разработка эффективных мер борьбы с биопомехами является весьма актуальной задачей. Существует большое количество разнообразных способов уничтожения нежелательных организмов, поселяющихся внутри систем водоснабжения и на поверхности гидротехнических сооружений [9]. Однако, несмотря на разнообразие подходов (химические, физические, механические методы борьбы), всех их объединяет то, что их эффект носит сугубо временный характер. Через определенный период те же самые биопомехи возникают вновь и процесс их образования иногда даже интенсифицируется.
На основании анализа собственных и литературных [1, 10, 11] данных авторами разработана следующая классификация биопомех, возникающих при работе систем техводоснабжения энергетических и производственных объектов. биопомеха водоснабжение загрязнение водоем
1. Биопомехи, возникающие непосредственно в системах техводоснабжения. Среди разнообразных биологических помех данной группы можно выделить две группы явлений: 1) биопомехи, обусловленные жизнедеятельностью организмов, поселяющихся внутри системы водоснабжения. По терминологии Э.К. Голубовской [10] - биопомехи, вызываемые автохтонными организмами (то есть организмами, обитающими непосредственно на участке системы, где наблюдается возникновение биопомех); 2) биопомехи, обусловленные жизнедеятельностью организмов, обитающих за пределами системы, в источнике водоснабжения. Эти явления в совокупности обозначаются как биопомехи, вызываемые аллохтонными (то есть чужеродными) организмами. Внутри каждой из этих групп, в свою очередь, можно выделить несколько отдельных категорий.
1.1. Автохтонные биопомехи. Данные нежелательные явления обусловлены главным образом, так называемым обрастанием внутренней поверхности систем техводоснабжения различными организмами. Для обозначения совокупности этих организмов употребляются также термины: биообрастание и перифитон. Автохтонные формы попадают в систему из водоемов, но в отличие от аллохтонных они способны здесь длительное время существовать, расти и размножаться, постепенно заселяя новые участки поверхности и увеличивая свою биомассу. Многие из этих организмов развиваются в системах водоснабжения более интенсивно, чем в природной среде. Главным образом это связано с отсутствием естественных врагов и наличием пищи, приносимой постоянным током воды. Состав автохтонных организмов весьма разнообразен - бактерии, водные грибы, различные животные [9, 12-14]. На открытых участках систем техводоснабжения развиваются также растительные формы [15]. У большинства организмов-обрастателей существуют приспособления, позволяющие им прикрепляться к поверхности технических узлов и противостоять току воды.
Последствия жизнедеятельности относительно крупных обрастателей и микроскопических организмов во многом отличны. Существенно различаются и экологические механизмы формирования макрообрастания и микрообрастания систем водоснабжения, в связи с чем их исследование в большинстве случаев проводится обособленно друг от друга.
1.1.1. Макрообрастание или макроперифитон состоит из относительно крупных организмов, хорошо различимых невооруженным глазом (размер более 2 мм). Основу сообщества макрообрастания систем водоснабжения практически всегда составляют так называемые сестонофаги-фильтраторы (сестон - это совокупность взвешенных в воде органических частиц, в том числе микроскопических планктонных организмов). Входящие в данную группу разнообразные формы водных беспозвоночных (губки, моллюски и др.) питаются, отфильтровывая проходящую через систему воду. Существует общая закономерность - чем больше содержится в воде органической взвеси, тем более интенсивно развивается макрообрастание. В свою очередь увеличение в воде количества органических частиц обусловливается антропогенным загрязнением и эвтрофированием водных объектов. Таким образом, несмотря на то, что автохтонные организмы существуют внутри системы, уровень их развития во многом определяется экологическим состоянием водоема, использующегося в качестве источника водоснабжения.
Последствия развития макрообрастания внутри технических агрегатов общеизвестны. Прежде всего, это снижение скорости тока воды, сокращение подачи воды и закупорка водоводов. Общий ущерб, наносимый этим видом биопомех, хотя точно и не подсчитывался, но без сомнения ежегодно составляет не менее десятков миллионов долларов.
1.1.2. В качестве отдельного вида биопомех рассматриваются различные формы биоповреждения материалов, обусловленные макрообрастанием. Некоторые организмы способны «врастать» в субстрат, на котором они обитают, разрушая его. Существуют также виды водных животных (так называемые, сверлильщики или перфораторы), высверливающие отверстия. Кроме того, продукты жизнедеятельности некоторых водных организмов представляют собой химически агрессивные вещества (органические и неорганические кислоты, аммиак и др.), разрушающие поверхность материалов, из которых изготовлены технические узлы систем водоснабжения. Данные явления получили название биокоррозии. Развития макрообрастания может также сопровождаться явлениями электрохимической коррозии, возникающей вследствие разности потенциалов на обросших участках и участках, свободных от обрастания [9].
1.1.3. Микрообрастание или микроперифитон - это совокупность микроскопических организмов (бактерий, водных грибов и др.), обитающих на поверхности технических узлов, контактирующей с водной средой. Внешне это проявляется в образовании на внутренней поверхности водоводов и технических узлов так называемой «биопленки», то есть слизистой пленки, состоящей из микроорганизмов (преимущественно бактерий) и выделяемой ими слизи. Иногда для обозначения этого вида биопомех используются близкие по значению понятия «бактериальные биообрастания» [1] и «органические отложения» [16]. Несмотря на то что слизистая микробиальная пленка содержит в среднем около 85% воды, она представляет собой довольно прочную структуру, противостоящую механическому воздействию потока воды. Мощность биопленки может достигать нескольких сантиметров, что существенно ограничивает подачу воды. Если пленка образуется на поверхности теплообменной аппаратуры, то это значительно снижает эффективность ее работы. Так, например, было установлено, что вследствие образования на трубках конденсаторов ТЭС слоя обрастания толщиной всего 0,1 мм теплопередача снизилась с 3700 до 900 ккал/(м2 ч град.), то есть более чем в 4 раза [17].
Как и в случае с большинством других видов биопомех, интенсивность образования биопленки главным образом зависит от качества вод, поступающих в систему. Основным источником «питания» бактерий, образующих биопленку, служит растворенное органическое вещество (РОВ), приносимое с током воды. Чем выше концентрация РОВ в водоеме, тем интенсивнее образование биопленки. В свою очередь главным источником РОВ в водоемах являются процессы их загрязнения и эвтрофирования. Экологические механизмы данных явлений будут рассмотрены несколько ниже. Здесь же в качестве иллюстрации можно привести следующие интересные данные, полученные в ходе экспериментов, моделирующих процесс нарастания биопленки [1]. Как показали полученные результаты, прирост биопленки при среднем поступлении органики, равном 0,25 г/л сухого беззольного органического вещества в сутки, составил 0,016 мм, при уменьшении поступления до 0,16 г/л·сут. эта величина снижалась до 0,013 мм и, наконец, при поступлении 0,064 г/(л сут) органики прирост пленки составил 0,0066 мм.
1.1.4. Микробная коррозия. Разнообразные продукты жизнедеятельности бактерий и других микроорганизмов, образующих биопленку (кислород, углекислый газ, аммиак, сероводород, органические кислоты и др.) могут вызвать биокоррозию металла [10, 18]. Интенсивность микробной коррозии в сильной степени зависит от того, какая именно группа микроорганизмов получила преимущественное развитие. Это в свою очередь определяется составом вод, поступающих в систему водоснабжения.
Особенно велика в процессе микробной коррозии роль тионовых и гетеротрофных бактерий [19]. Тионовые бактерии в процессе своей жизнедеятельности окисляют содержащиеся в воде соединения серы, в результате образуется серная кислота. Эта группа микроорганизмов интенсивно развивается в системах водоснабжения, как правило, только в том случае, когда поступающие в нее воды содержат значительное количество сероводорода. Обычно такое наблюдается в водоемах, загрязненных бытовыми и канализационными стоками. Гетеротрофные бактерии получают энергию, разлагая органические вещества. При этом образуется ряд химически агрессивных веществ - органические кислоты, аммиак, сероводород, перекиси и др. Интенсивное развитие гетеротрофных бактерий в микроперифитоне систем водоснабжения возможно только при поступлении в них вод, загрязненных органическими веществами (например, бытовыми стоками).
1.2. Аллохтонные биопомехи, то есть затруднения, возникающие при попадании в системы водоснабжения организмов, не способных обитать внутри них.
1.2.1. Забивание решеток и фильтров на водозаборе плавающими и плохо прикрепленными растениями (макрофитами). В водоемах средней полосы к таким формам относятся, прежде всего, роголистник, элодея и нитчатые зеленые водоросли, образующие скопления тины. Массовое развитие всех этих видов обусловливается эвтрофированием вод. Существенные биопомехи данного вида наблюдались нами на Курской АЭС в 1999-2003 гг. [20-21]. Как показали проведенные исследования, основной причиной этого явилось поступление в водоем-охладитель АЭС большого количество стоков с территории г. Курчатова.
В субтропической зоне очень серьезные трудности в эксплуатации систем водоснабжения создает водный гиацинт - крупное растение, плавающее на поверхности воды. В последнее время возникла реальная угроза появления этого вида в техногенных водоемах России, температурный режим которых, вследствие теплового загрязнения вод, отличается от естественного. Вероятность событий биологического загрязнения в данном случае весьма высока, поскольку водный гиацинт используется как декоративное аквариумное растение. Кроме того, этот вид предлагается использовать в системах биологической очистки вод. Например, в настоящее время водный гиацинт культивируется на Люблинской станции аэрации в г. Москве. Высказывались также весьма непродуманные предложения о культивировании водного гиацинта в энергобиологических комплексах на водоемах-охладителях АЭС. Таким образом, тепловое и биологическое загрязнение водоемов России в совокупности могут обусловить и возникновения этого вида биопомех.
1.2.2. Попадание в системы водоснабжения водных животных. В некоторых случаях это может привести к забиванию водоводов и выходу из строя некоторых технических узлов. Данный вид биопомех также бывает обусловлен ухудшением экологических условий в водоемах-источниках водоснабжения. Наиболее распространенным примером является массовое заражение рыб гельминтами в водохранилищах и частичная потеря ими двигательной активности. В результате эти рыбы не способны противостоять току воды и скапливаются у решеток водозаборных устройств.
Аналогичные явления могут наблюдаться и в тех случаях, когда на водозаборе скапливаются рыбы, травмированные при прохождении через гидроузлы, расположенные выше по течению реки или в иной части водоема. К потери двигательной активности приводит и загрязнение вод токсичными промстоками.
2. Биопомехи, обусловленные изменением качества вод, поступающих в систему водоснабжения, и экологического состояния водоема-источника водоснабжения. Отличительной чертой биопомех этой группы является то, что сами организмы не контактируют с техническими узлами. Поэтому определение их истинных причин представляет собой более сложную задачу. Однако проведение грамотных экологических исследований позволяет успешно решать и данные проблемы.
2.1. Забивка водозаборных решеток трупами животных при их массовой гибели в водоеме. Подобные явления, также в подавляющем большинстве случаев, связаны с различными формами антропогенного воздействия на водные объекты. Наиболее важное значение среди них имеют залповые сбросы в водоемы высокотоксичных стоков и образование заморов в результате сброса канализационных стоков. Массовое появление на водозаборе трупов животных часто наблюдается также в периоды «цветения» водоемов сине-зелеными водорослями. В процессе своей жизнедеятельности водоросли выделяют в воду токсичные вещества. При разложении массы отмирающих водорослей резко ухудшается кислородный режим. В свою очередь «цветения» практически всегда являются следствием антропогенного эвтрофирования водоемов.
2.2. Забивание водоводов и технических агрегатов так называемым «влекомым биологическим материалом» (влекомыми наносами), то есть фрагментами тел организмов и отчасти живыми организмами, которые с током воды вовлекаются внутрь системы водоснабжения. Их общее количество может быть весьма велико, а состав разнообразен (кусочки раковин моллюсков, обрывки водной растительности и др.). Так, на Криворожской ГРЭС масса поступавших в систему влекомых биоматериалов превышала 270 кг/сут. [1]. Так же как и в случае с другими видами биопомех, количество влекомых наносов, во многом, определяется экологическим состоянием водоема, из которого осуществляется забор воды. Так, увеличение в последние годы количества остатков растительного происхождения, поступающих в систему водоснабжения Курской АЭС, было обусловлено антропогенным эвтрофированием водоема-охладителя (Кучкина, 2004). Существуют две разновидности данной группы биопомех:
2.2.1. Забивка решеток, фильтров и водоводов отмершими частями растений (макрофитов). Отличительной чертой данного вида биопомех является то, что в его возникновении могут принимать участие виды растительности, прочно прикрепляющиеся к грунту и при иных условиях не создающие заметных трудностей при эксплуатации систем водоснабжения. Массовое отмирание водной растительности также может быть обусловлено различными антропогенными воздействиями. Например, такие явления по нашим наблюдениям происходят при экстремальных повышениях температуры воды до 30оС в районах сброса систем охлаждения некоторых энергетических объектов. Гибель растений может быть связана и с попаданием в водоемы токсичных промстоков с других производственных объектов, а также значительным увеличением мутности воды. Отмирание высшей водной растительности происходит и в периоды «цветения» водоемов сине-зелеными водорослями, что практически всегда является следствием их эвтрофирования.
2.2.2. Забивка систем трупами животных при их массовой гибели в водоеме. Подобные явления, также в подавляющем большинстве случаев связанны с различными формами антропогенного воздействия на водные объекты. Наиболее важное значение среди них имеют залповые сбросы в водоемы высокотоксичных стоков и образование заморов в результате сброса канализационных стоков. Массовое появление на водозаборе трупов животных часто наблюдается также в периоды «цветения» водоемов сине-зелеными водорослями. В процессе своей жизнедеятельности водоросли выделяют в воду токсичные вещества. При разложении массы отмирающих водорослей резко ухудшается кислородный режим.
2.3. Биологическая инициация процесса накипеобразования (образования неорганических отложений). Образование накипи весьма распространенный и общеизвестный вид помех, приводящий к снижению расхода воды, иногда даже закупорке водоводов и снижению теплопередачи.
Данный процесс, как правило, связывают исключительно с гидрохимическими параметрами воды (содержанием ионов кальция и др.). Однако биологические факторы, то есть влияние жизнедеятельности различных организмов, часто имеют не меньшее значение. Поэтому во многих случаях образование накипи можно рассматривать именно как вид биопомех.
На интенсивность накипеобразования существенное влияние может оказать смещение карбонатно-кальциевого равновесия, обусловленное биотическими процессами. Так, интенсивные процессы фотосинтеза сопровождаются подщелачиванием среды и пересыщением воды карбонатом кальция, как следствия резким повышением накипеобразования. В свою очередь интенсивность фотосинтеза в водоеме, из которого осуществляется забор воды, возрастает в результате его эвтрофирования.
Существует ряд дополнительных факторов, способствующих выпадению твердой фазы карбоната кальция из пересыщенных растворов. К их числу относятся: водные организмы, входящие в состав биообрастания и использующие карбонат кальция для построения скелета, наличие в составе влекомых наносов микроскопических частиц карбоната кальция (например, мельчайших фрагментов раковин моллюсков и др.), служащих центрами кристаллизации и ускоряющих ее. Попадание этих частиц в системы водоснабжения также может существенно повысить интенсивность накипеобразования.
2.4. Коррозия, вызванная разложением в водоеме остатков организмов. При интенсивном разложении в водоеме большого количества водной растительности образуется ряд химически агрессивных веществ (сероводород и др.), вызывающих коррозию омываемого водой оборудования [22]. Как правило, подобные явления наблюдаются как последствия так называемого «вторичного загрязнения» водоемов. Данный вид загрязнения состоит в том, что его продукты не привносятся в водоем извне, а возникают в результате процессов, происходящих непосредственно в водной среде. Наиболее распространенный случай вторичного загрязнения можно представить в виде следующей цепочки событий: во-первых, поступление в водоем со стоками дополнительного количества фосфора, то есть химическое эвтрофирование, вызывает интенсивное развитие водных растений; затем происходит разложение образовавшейся растительной массы, в результате которого и происходит вторичное загрязнение водной среды. Таким образом, несмотря на то что ухудшение качества вод происходит в результате на первый взгляд «естественных» процессов разложения, его первопричина - это поступление в водоем стоков, богатых фосфором. Следовательно, и в данном случае конкретный виновник ухудшения экологической ситуации также может быть установлен.
Попадание в систему водоснабжения химически агрессивных веществ может наблюдаться и при разложении в водоеме значительной массы погибших животных.
3. Биопомехи, возникающие в результате изменения проектных характеристик водоема-источника водоснабжения. Производственный объект, система и источник его водоснабжения представляют собой единую природно-техногенную систему [23]. Поэтому, нежелательное изменение параметров водоема, обусловленное жизнедеятельностью организмов может рассматриваться как разновидность биопомех, даже в тех случаях, когда качество поступающих в систему водоснабжения вод не вызывает трудностей в эксплуатации технических узлов. Среди данной группы важное значение имеют следующие явления:
3.1. Зарастание водоема, препятствующее циркуляции вод. Зарастание подводящих каналов крупными водными растениями (макрофитами) снижает их пропускную способность. В водоемах-охладителях формирование обширных прибрежных зарослей сокращает площадь растекания подогретых вод, в пределах которой на границе вода-воздух происходит охлаждение. Основной причиной интенсивного зарастания водоемов является их антропогенное эвтрофирование.
3.2. Снижение интенсивности теплообмена на границе вода-воздух, вследствие цветения воды планктонными микроводорослями (фитопланктоном). Данный вид биопомех также имеет значение в водоемах-охладителях: при массовом развитии клетки фитопланктона образуют у поверхности воды довольно плотный сплошной слой, значительно снижающий интенсивность теплообмена. В результате охлаждающая способность водоема уменьшается и, как следствие, снижается КПД электростанции. Основная причина данного вида биопомех также заключается в эвтрофировании вод.
3.3. Обмеление водоема в результате образование биогенных отложений. Интенсивное развитие некоторых видов водных организмов приводит к образованию на дне водоемов мощных отложений. Прежде всего, это относится к двустворчатому моллюску дрейссене. В районах плотных поселений этого вида толщина скоплений ракуши может достигать несколько метров [1]. Распространение дрейссены связано главным образом с деятельностью человека. Именно по этой причине дрейссена проникает во все новые и новые водоемы, служащие источниками водоснабжения. Поэтому, возникновение данного вида биопомех в определенной мере можно рассматривать как результат биологического загрязнения вод. Обмеление водоемов может происходить и при интенсивном развитии макрофитов в эвтрофируемых водоемах.
Образование мощных биогенных отложений снижает пропускную способность поводящих каналов и создает условия для проникновения внутрь систем техводоснабжения влекомых наносов.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, ВЫЗЫВАЮЩИЕ ОБРАЗОВАНИЕ БИОПОМЕХ
Анализируя выше изложенные материалы, можно сделать вывод, что образование биопомех в системах техводоснабжения происходит в двух случаях.
Во-первых, наиболее часто образование биопомех возникает как вспышка развития каких-либо организмов. Обычно это происходит в условиях ухудшения качества водной среды. В стабильных экосистемах такие явления, как правило, не наблюдаются. Этому препятствует сложная система регуляторных механизмов, удерживающих численность всех компонентов биотических сообществ на определенном уровне. Поэтому, массовому развитию нежелательных форм обычно предшествуют разрушение структурно-функциональной организации водной экосистемы и частичная потеря ею способности к саморегулированию. Например, сильное загрязнение вод, вызывающее массовую гибель многих видов, в ряде случаев одновременно создает условия для бурного развития других организмов, ранее не выдерживавших конкуренции. Уничтожение зарослей высшей водной растительности гербицидами может обусловить последующее цветение водоемов сине-зелеными водорослями. Выкашивание зарослей тростника, затрудняющих проток воды, вызывает бурное развитие плохо прикрепленных форм растительности, создающей более серьезные биопомехи при попадании в водоводы.
Во-вторых, биопомехи возникают как следствие массовой гибели водных организмов или отмирания отдельных частей водной растительности, что также, как правило, наблюдается при значительном ухудшении экологических условий в водоеме, возникающих вследствие человеческой деятельности (сброс токсичных стоков, экстремальный подогрев вод и др.).
Остановимся только на двух наиболее важных процессах антропогенного воздействия на водоемы: загрязнении и эвтрофировании вод.
Хотя процессы загрязнения и эвтрофирования водоемов тесно связаны, взаимообусловлены (оба эти процесса являются следствием попадания в водную среду или образование в ней посторонних веществ), между ними существует принципиальная разница.
Под загрязнением водных объектов обычно понимают поступление в водную среду или накопление в ней веществ или иных агентов, способных оказать нежелательное воздействие на водные организмы и снижающих качество вод.
В аспекте рассматриваемой проблемы наибольший интерес представляют химическое, тепловое и биологическое загрязнение водоемов. Химическое загрязнение заключается в поступлении в водоемы токсичных веществ или образовании таких веществ в самих водоемах вследствие человеческой деятельности. При этом в качестве факта химического загрязнения среды может рассматриваться как появление в ней веществ ей несвойственных (искусственно синтезированных), так и повышение содержания в среде ее обычных компонентов до уровня, вызывающего неблагоприятные экологические последствия [24]. Тепловое загрязнение - это искусственное повышение температуры водоемов, связанное со сбросом в них подогретых вод. Существует две группы различных эффектов, связанных с тепловым загрязнением: эффекты субэкстремального повышения температуры и эффекты экстремального повышение температуры. Субэкстремальное тепловое воздействие (повышение температуры до 30оС) приводит к интенсификации биопродукционных процессов в водоеме. Экстремальный подогрев вод (свыше 30оС) вызывает массовую гибель организмов, обитающих в водоеме. Биологическое загрязнение - это проникновение в водоемы и развитие в них организмов, ранее там не встречавшихся. Эти новые виды-вселенцы при массовом развитии иногда полностью вытесняют ранее существовавшие виды, нарушают структуру водных экосистем и даже могут вызвать изменения в химическом составе вод. Очень часто причиной биологического загрязнения является человеческая деятельность.
Под эвтрофированием понимают увеличение содержания в водоемах азота, фосфора и других биогенных элементов, что обусловливает повышение интенсивности первичного продуцирования органического вещества, стимулирует рост водорослей и высших водных растений. Иными словами, эвтрофирование - это нежелательное «удобрение» водных объектов.
Ранее достаточно широко была распространена точка зрения, что до определенных этапов эвтрофирование, исходя из практических интересов получения биологической продукции водоемов, процесс полезный [25]. Например, при относительно небольшом эвтрофировании повышается рыбохозяйственный потенциал водоема. Однако по мере усиления эвтрофирования вод его последствия практически всегда становятся весьма нежелательными. Происходит ухудшение кислородного режима водоема, качество вод его значительно понижается, многие хозяйственно ценные виды водных животных снижают свою численность или полностью исчезают из водоема. Таким образом, в настоящее время общепризнанно, что антропогенное эвтрофирование вод, как и их загрязнение, это процесс вредный, ведущий к ухудшению экологического состояния водоема. Данная точка зрения законодательно закреплена в Водном кодексе РФ [7].
Как свидетельствуют рассмотренные выше механизмы образования различных биопомех, в их основе лежат процессы загрязнения и эвтрофирования вод (табл. 1). Но, ведь, у каждого вида загрязнения или эвтрофирования имеется свой «виновник», то есть юридическое или физическое лицо, которое согласно действующему законодательству несет ответственность за данные действия. Более того, это лицо обязано компенсировать ущерб, который понесли другие юридические и физические лица по причине ухудшения окружающей среды, вызванной его деятельностью. Именно на этом суждении и основывается предлагаемая система экологического менеджмента систем водоснабжения.
Очевидно, что, даже зная причину возникновения биопомехи, непосредственно потребовать компенсацию ущерба затруднительно. Эту проблему можно решить только в несколько этапов, на каждом из которых ставятся свои конкретные цели и достигается определенный результат (рис. 2).
Первый этап состоит в документировании факта наличия биопомехи и обоснования понесенного экономического ущерба. Затем проводится исследование механизма возникновения данного явления.
Цель второго этапа - установление связи между возникновением биопомехи и изменением в экологическом состоянии водоема, служащим источником водоснабжения. Данная цель реализуется путем организации экологического мониторинга. Его результатами должны являться:
1)документированная оценка экологического состояния водоема, основанная на анализе наблюдающихся тенденций в динамике основных показателей качества водной среды;
2)выявление источников ухудшения качества водной среды.
Однако само по себе установление виновников ухудшения экологической ситуации не дает права требовать с них компенсацию за понесенные убытки, связанные с образованием биопомех. Для этого необходимо установить факты нарушения виновными юридическими и физическими лицами действующего законодательства.
Поэтому, третий этап включает процедуру внешнего обязательного экоаудита, заключающегося в проверке соответствия деятельности данных лиц нормам экологического законодательства. Обязательный экоаудит проводится по решению контролирующих органов исполнительной власти. Основанием для этого решения служат результаты экологического мониторинга, полученные при проведении второго этапа.
Последним, четвертым этапом является оформление требований о компенсации ущерба, понесенного вследствие образования биопомех. Эта документация должна включать:
§ документы, свидетельствующие о нарушение экологического законодательства лицом, виновным в ухудшении экологического состояния водного объекта;
§ документы, обосновывающие ущерб, нанесенный водному объекту;
§ документы, обосновывающие размер убытков, понесенных предприятием, в системе техводоснабжения которого возникли серьезные биопомехи;
§ документы, устанавливающие связь между возникновением биопомех и ухудшением экологического состояния водоема.
ЛИТЕРАТУРА
1. Афанасьев С.А. Биологические помехи в водоснабжении электростанций. // Гидробиология водоемов-охладителей тепловых и атомных электростанций Украины. Киев: Наукова думка, 1991. - С.160-171.
2. Безносов В.Н., Суздалева А.Л., Попов А.В., Горюнова С.В. Взаимосвязь и взаимообусловленность биологических, экологических и техногенных чрезвычайных ситуаций // Природоохранное обустройство территорий. Сборник мат. научно-техн. конф. М.: Московский гос. университет природообустройства, 2002. С. 35.
3. Горюнова С.В., Попов А.В., Суздалева А.Л., Безносов В.Н. Чрезвычайные экологические и биологические ситуации в техногенных водных экосистемах // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия «Сельскохозяйственные науки». 2002. №8. С.10-16.
4. Попов А.В., Суздалева А.Л., Горюнова С.В., Безносов В.Н. Экологические механизмы возникновения биологических помех в системах технического водоснабжения АЭС и ТЭС // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия «Экология и безопасность жизнедеятельности». 2001. №5. С.73-79.
5. Суздалева А.Л., Горюнова С.В., Безносов В.Н. Основные этапы процедуры экологического аудита // Вестник Российского ун-та дружбы народов. Сер. Сельскохозяйственные науки. 2002. №8. С.4-9.
6. Федеральный закон «Об охране окружающей среды». М.: Ось-89, 2002. 64с.
7. Михеев Н.Н., Шпагина А.Н., Ряполова С.Е. Водный кодекс Российской Федерации. Постатейный научно-практический комментарий. // Серия «Кодексы Российской Федерации» - Приложение к Российской газете» VII. М.: Агенство «Библиотечка «Российской газеты», 2001. 287 с.
8. Chapman V., Brown J.M.A., Hill C.F., Carr J.L. Biology of excessive weed growth in hydro-electric lakes of the Waikato River New Zealand // Hydrobiologia. 1974. V. 44. N4. P.349-363.
9. Раилкин А.И. Процессы колонизации и защита от биообрастания. Спб.: Изд-во Спб. Ун-та, 1998. 272 с.
10. Голубовская Э.К. Биологические основы очистки воды. М.: Высшая школа, 1978. 268 с.
11. Афанасьев С.А. Биологические помехи в системе водоснабжения тепловых и атомных электростанций. // Гидробиол. журн. 1995. Т.31. №2. С.3-9.
12. Резниченко О.Г., Солдатова И.Н., Цихон-Луканина Е.А. Обрастание Мировом океане. // Итоги науки и техники. Сер. Зоол. беспозвоночных. Т.4. М.: Изд. ВИНИТИ, 1976. 120 с.
13. Протасов А.А., Афанасьев С.А. Зооперифитон. // Гидробиология водоемов-охладителей тепловых и атомных электростанций Украины. Киев: Наукова думка, 1991. С.126-149.
14. Горбенко Ю.А. Экология морских микроорганизмов перифитона. Киев: Наукова думка, 1977. 252 с.
15. Калиниченко Р.А. Фитоперифитон. // Гидробиология водоемов-охладителей тепловых и атомных электростанций Украины. Киев: Наукова думка, 1991б. С.110-122.
16. Кошелева С.И. Формирование гидрохимического режима. // Гидробиология водоемов-охладителей тепловых и атомных электростанций Украины. Киев: Наукова думка, 1991. С. 24-48.
17. Лудянский М.Л., Выскребец А.М. Методы борьбы с биологическими обрастаниями в системе водоснабжения металлургического предприятия. // Пром. энергетика. 1981. №11. С.34-36.
18. Емец Г.П., Лубянов И.П. Водная микрофлора как фактор коррозии стали // Гидробиология каналов СССР и биологические помехи при их эксплуатации. Киев: Наукова думка, 1976. С.164-171.
19. Андреюк Е.И., Билай В.И., Коваль Э.З., Козлова И.А. Микробная коррозия и ее возбудители. Киев: Наукова думка, 1980. 288 с.
20. Безносов В.Н., Горюнова С.В., Кацман Е.А., Кучкина М.А., Суздалева А.Л. Особенности эвтрофирования водоема-охладителя АЭС // «Актуальные проблемы экологии и природопользования». Сборник научн. трудов РУДН М: Изд. РУДН: 2004. С.174-184.
21. Кучкина М.А., Кацман Е.А. Исследование процесса эвтрофикации водоема-охладителя Курской АЭС // Водные экосистемы и организмы-5. Мат. научной конф. М.: МГУ, 2004. С.66.
22. Шиманский Б.А., Бескоровайная Е.В. Загрязнение трактов технического водоснабжения Добротворской ГРЭС и меры борьбы с ними // С.204-210.
23. Суздалева А.Л. Структура и экологическое состояние природно-техногенных систем водоемов-охладителей АЭС // Автореферат диссертации … доктора биол. наук. М.: МГУ, 2002. 53 с.
24. Реймерс Н.Ф. Природопользование: Словарь-справочник. М.: Мысль, 1990. 637 с.
25. Сиренко Л.А. Эвтрофирование континентальных водоемов и некоторые задачи по его контролю. // Научные основы контроля качества вод по гидробиологическим показателям. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. С.137-153.
Таблица 1. Основные виды биопомех, обусловленные различными видами ухудшения качества водной среды.
|
Вид загрязнения |
Фактор, обусловливающий возникновение биопомехи |
Характер биопомех |
||
|
Химическое загрязнение |
Поступление в воду токсичных веществ |
Забивка решеток, фильтров и водоводов мертвыми организмами |
||
|
Коррозия материалов, обусловленная процессами разложения погибших организмов в водоеме |
||||
|
Увеличение в воде содержания РОВ |
Интенсивное образование биопленки |
|||
|
Микробная коррозия |
||||
|
Увеличение количества взвеси |
Интенсификация накипеобразования |
|||
|
Увеличение биомассы макрообрастателей |
||||
|
Тепловое загрязнение |
Субэкстре-мальное тепловое воздействие (до 30оС) |
Интенсификация биопродукционных процессов (фотосинтеза) |
Интенсификация накипеобразования |
|
|
Интенсивное образование биопленки |
||||
|
Микробная коррозия |
||||
|
Увеличение содержание РОВ в результате интенсификации процессов разложения |
Интенсивное образование биопленки |
|||
|
Микробная коррозия |
||||
|
Экстремальное тепловое воздействие (свыше 30оС) |
Массовая гибель водных организмов |
Забивка решеток, фильтров и водоводов |
||
|
Образование влекомых наносов |
||||
|
Увеличение РОВ в результате гибели организмов |
Интенсивное образование биопленки; микробная коррозия |
|||
|
Увеличение количества взвеси в результате гибели организмов и их разложения |
Интенсификация накипеобразования |
|||
|
Биологичес-кое загрязнение |
Вселение дрейссены |
Поселение моллюсков внутри системы водоснабжения |
Увеличение биомассы макрообрастания |
|
|
Образование плотных поселений моллюсков в районе водозабора |
Образование влекомых наносов |
|||
|
Образование биогенных отложений на дне водоема |
Образование биогенных отложений на дне водоема |
|||
|
Эвтрофирование вод |
Вспышки «цветения» сине-зеленых водорослей |
Интенсификация накипеобразования |
||
|
Забивка решеток, фильтров и водоводов организмами, погибшими в результате цветения |
||||
|
Коррозия материалов, обусловленная процессами разложения водорослевой массы (вторичное загрязнение) |
||||
|
Снижение охлаждающей способности водоема |
||||
|
Зарастание водоемов макрофитами |
Интенсификация накипеобразования |
|||
|
Забивка решеток, фильтров и водоводов плавающими и слабо прикрепляющимися формами, а также отмирающими частями водных растений |
||||
|
Снижение пропускной способности каналов, затруднение циркуляции вод |
||||
|
Увеличение количества влекомых наносов |
||||
|
Образование биогенных отложений на дне водоема |
||||
|
Увеличение содержание в воде РОВ |
Интенсивное образование биопленки |
|||
|
Микробная коррозия |
||||
|
Увеличение в воде содержания органической взвеси (сестона) |
Увеличение биомассы макрообрастания |
|||
|
Интенсификация накипеобразования |
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Меры по очистке и охране вод, характеристика водных объектов Челябинской области и источников их загрязнения. Регулирование, использование и охрана водных ресурсов, санитарное состояние систем централизованного хозяйственного и питьевого водоснабжения.
реферат [39,2 K], добавлен 20.07.2010Объект водоснабжения. Расчетное водопотребление. Выбор источника водоснабжения, системы и схемы водоснабжения. Водозаборные сооружения. Очистные сооружения. Водопроводная сеть и водоводы. Мероприятия по охране труда.
дипломная работа [497,7 K], добавлен 15.06.2007Круговорот воды в природе, поверхностные и грунтовые воды. Проблемы водоснабжения, загрязнение водных ресурсов. Методические разработки: "Водные ресурсы планеты", "Исследование качества воды", "Определение качества воды методами химического анализа".
дипломная работа [105,2 K], добавлен 06.10.2009Рассмотрение понятия и назначения водоохранных территорий. Определение зон санитарной охраны поверхностных водных объектов. Анализ биоинженерной защиты берегов водных объектов. Геоэкологические принципы проектирования прибережных защитных полос.
дипломная работа [9,6 M], добавлен 21.08.2010Общая характеристика и структурная классификация видов и источников загрязнения водных объектов Российской Федерации. Изучение методов мониторинга поверхностных водоёмов, источников их загрязнения и способов нормирования качества водных ресурсов страны.
курсовая работа [306,4 K], добавлен 17.06.2011Исследование классификации, видов и источников загрязнения водных объектов РФ. Факторы воздействия на водные объекты. Изучение общих положений организации и функционирования государственного мониторинга водных объектов. Пункты контроля качества воды.
реферат [34,4 K], добавлен 23.05.2013Хозяйственная деятельность человека и ее влияние на состояние водоисточников. Зона санитарной охраны поверхностного источника водоснабжения. Требования к качеству воды и их классификация. Основные показатели качества хозяйственно-питьевой воды.
реферат [22,6 K], добавлен 09.03.2011Характеристика природных водных ресурсов: их состав и элементы, общая характеристика источников водоснабжения (поверхностные и подземные). Оценка природных вод как возможных источников водоснабжения, принципы и обоснование их выбора, требования.
контрольная работа [39,8 K], добавлен 26.08.2013Проведение экологического мониторинга предприятия на примере мусоросжигательного завода. Виды отходов, методы их утилизации. Термическое уничтожение отходов. Опасность отходов для окружающей среды. Мониторинг промышленных вод. Обработка охлаждающей воды.
курсовая работа [161,5 K], добавлен 02.05.2015Схема осветления, обесцвечивания и обеззараживания воды с применением камер хлопьеобразования, отстойников и фильтров. Определение размеров зон санитарной охраны источника водоснабжения. Расчет расстояния, на котором сказывается воздействие выбросов.
курсовая работа [175,0 K], добавлен 26.02.2013Физико-географическая характеристика района. Оценка состояния водных объектов. Общая характеристика состояния поверхностных вод и донных отложений. Оценка степени загрязнения поверхностных вод и их пригодности для различных видов водопользования.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 17.06.2011Безотходные технологические процессы. Принципы создания замкнутых систем водного хозяйства. Замкнутая система водоснабжения циклического действия с извлечением ценных компонентов. Регулирование расхода охлаждающей воды в оборотных системах водоснабжения.
курсовая работа [432,8 K], добавлен 27.12.2009Водные ресурсы и их использование. Водные ресурсы России. Источники загрязнения. Меры по борьбе с загрязнением водных ресурсов. Естественная очистка водоемов. Методы очистки сточных вод. Бессточные производства. Мониторинг водных объектов.
реферат [36,9 K], добавлен 03.12.2002Экологические проблемы, связанные с использованием водного ресурса. Мониторинг водных объектов с целью прогнозирования их состояния под воздействием природных и антропогенных факторов. Методы защиты водоемов от загрязнения, засорения и истощения.
реферат [20,2 K], добавлен 25.06.2015Источники водоснабжения. Система прямоточного и оборотного водоснабжения. Процессы охлаждения оборотной воды в охладителях. Требования к качеству охлаждающей воды оборотных систем водоснабжения. Оборудование применяемое для охлажения воды. Градирни.
дипломная работа [709,1 K], добавлен 04.10.2008Основные принципы и порядок водоснабжения в городах России и история его создания, роль санитарной службы в данном процессе и применяемые технологии. Значение водоснабжения в состоянии здоровья населения. Главные экологические проблемы, пути их решения.
реферат [22,8 K], добавлен 29.04.2010Проблема питьевой воды: свойства, заболевания, связанные с ее качеством. Значение мониторинга окружающей среды в сохранении природных комплексов. Экологический мониторинг реки Псел: определение степени загрязнения водоема, прозрачности и цветности воды.
курсовая работа [5,6 M], добавлен 26.02.2012Подземные воды как источник водоснабжения населенных пунктов. Их запасы и качественный состав. Водопотребление и водоотведение на территории республики. Источники загрязнения водных объектов. Перспективы использования различных типов подземных вод Якутии.
курсовая работа [278,6 K], добавлен 29.01.2014Государственный экологический мониторинг. Оценка радиационного фона. Источники загрязнения атмосферного воздуха Красноярска. Роль передвижных источников загрязнения. Контроль водопользования. Основы усовершенствования управления в природоохранной сфере.
реферат [29,7 K], добавлен 03.04.2011Классификация, виды и источники загрязнения водных объектов РФ. Важнейшие показатели качества воды. Общие положения организации и функционирования государственного мониторинга. Пункты контроля качества воды. Требования к испытательным лабораториям.
курсовая работа [69,2 K], добавлен 12.06.2011
