Основные экологические проблемы водных ресурсов Алтайского края – обмеление малых рек и антропогенное загрязнение. Сокращение лесистости ведёт к увеличению водной эрозии, а далее – к обмелению русла.
3 Водные экологические проблемы города Барнаула и пути их решения
При социально-экологическом анализе промышленный город рассматривается как сложная территориальная система жизнедеятельности населения - трансформированный экокомплекс, компоненты которого неотрывны от их пространственного окружения. Природные территории, в пределах которых расположен город, а также территории, его окружающие, в разной степени включаются в каркас жизненного пространства, природная среда замещается антропогенным аналогом.
Создается новое качество среды жизни. Вне зависимости от того, какой природный компонент подвергается большим изменениям - вода, атмосфера, почвы - в любом случае результирующим эффектом является снижение этого качества. Основные экологические проблемы города связаны с нерациональным водопользованием, недостаточной водоподготовкой и очисткой сточных вод; прогрессирующим развитием опасных гидрогеологических процессов и другими негативными факторами, возникающими либо как чрезвычайные ситуации, либо как следствие неразумной хозяйственной деятельности. Обострение экологической ситуации сказывается на ухудшении состояния здоровья не только настоящего, но и будущих поколений.
Достаточно актуальными для города являются вопросы водных ресурсов. Проблемы водно-экологических ограничений и нормирования антропогенных нагрузок на водно-ресурсный комплекс города, имеющие наиболее важное значение для обеспечения условий водоснабжения, должны решаться на основе генетических представлений о формировании гидрологических процессов в различных вариантах I их пространственно-временной динамики.
Экономический и экологический ущербы, наносимые нерациональным промышленным и бытовым водопотреблением, обусловленные слабым развитием систем водоподготовки, оборотного и повторного использования воды, несовершенными технологиями очистки стоков, аварийными сбросами загрязненных вод, имеют тенденцию возрастания и требуют немедленных действенных мер. Необходимо формирование научно обоснованной программы водоохранных мероприятий, ориентированной на снижение негативных последствий городской водохозяйственной деятельности, включающей строгую регламентацию водопользования, пакет запретов и ограничений, имеющих обоснованную экономическую составляющую. Внедрению комплексного подхода к решению многих водно-экологических проблем способствует созданная в ИВЭП СО РАН совместно с АлтГТУ с привлечением специалистов ЗАО «Водоканал Барнаула» лаборатория проблем водопользования.
В сложившихся условиях становится очевидной необходимость координации усилий административных органов, предприятий и организаций, научных и образовательных учреждений, общественности города для решения экологических проблем.
Для улучшения экологической обстановки в городе необходим ряд научных проработок, объединенных в целевую комплексную программу, создание комплексной схемы охраны природной среды Барнаула, выделение приоритетных направлений действий, а также реальные экономические рычаги, включающие источники инвестирования и элементарные финансовые возможности.
4 Подземные воды как источник питьевого водоснабжения
Пресные питьевые подземные воды представляют собой ценнейшее полезное ископаемое, широко распространенное на территории края. Анализ данных о потенциальных эксплуатационных ресурсах пресных подземных вод Западно-Сибирского экономического района показывает, что Алтайский край относится к наиболее обеспеченным апробированными эксплуатационными запасами пресных подземных вод районам Западной Сибири. Тем не менее, проблема обеспечения населения доброкачественной водой стоит на сегодняшний день очень остро.
Использование пресных подземных вод для водоснабжения в условиях нарастающего ухудшения качества поверхностных вод имеет ряд преимуществ, обусловленных их большей устойчивостью к воздействию климатических факторов, защищенностью от загрязнения, относительной стабильностью качества и количества во времени, возможностью получения воды с меньшими затратами при расположении водозаборов вблизи потребителей.
При современном направлении гигиенической науки, для которого характерно стремление к возможно более полному изучению влияния внешних факторов среды на организм человека, естественно, усилился интерес к вопросу о влиянии химического состава воды на здоровье населения. Несмотря на малую минерализацию и кажущуюся простоту химического состава природные воды питьевого назначения представляют собой достаточно сложные многокомпонентные гидрогеохимические системы. Технология обработки воды стала очень сложной отраслью техники.
Методы корректирования состава подземных вод имеют преимущества перед методами обработки поверхностных вод. Разработка комплекса научно-технических решений по обеспечению людей качественной водой для питьевых и бытовых нужд, промышленных целей и лечения является одной из главнейших задач.
5 О методах очистки воды
При разработке методов очистки питьевой воды используются данные состояния водных ресурсов с учетом динамики антропогенного загрязнения поверхностных и подземных вод. Учитывается, что подземные воды отличаются постоянством состава и высокой минерализацией. Для их использования необходима разработка средств снижения концентрации минеральных солей с параллельной утилизацией рассолов. Для очистки поверхностных вод необходимы методы удаления токсичных загрязнителей, патогенной микрофлоры, а также методы регулирования анионно-катионного состава воды.
Наиболее предпочтительны физические методы электромагнитного и гидроимпульсного воздействия. Воздействие электрического и магнитного полей позволяет в зависимости от состава вызывать сопряженные процессы: электродиализ, электрофлотация, электрокоагуляция, кавитация с локальными гидравлическими ударами. Обработка воды интенсивным излучением на фоне электромагнитного воздействия позволяет в малогабаритных установках осуществлять окислительно-восстановительные процессы с озонированием воды.
Лабораторные опыты показывают, что методом электродиализа из воды легко удаляются токсичные азотные соединения (нитраты, нитриты), соли тяжелых металлов и соли жесткости. При этом очищенная вода существенно активизирует биологические процессы. Теоретические исследования свидетельствуют о ее детоксикационных свойствах как носителя информации неравновесного состояния относительно ранее удаленных токсикантов. В перспективе для очистки и балансировки состава воды в бытовых и лечебных целях найдут применение массообменные сорбенты. Ежегодное накопление осадков городских сточных вод на иловых площадках затрудняет работу очистных станций, приводит к увеличению площадей иловых карт и нагрузки на них. В настоящее время на иловых площадках Барнаула находится около 1 млн т. ила ОСВ, а суточное поступление сточных вод оценивается в 400 м. Большая часть отходов находится в пойме Оби. Признанным способом утилизации ОСВ является «почвенный метод» (применение ОСВ в качестве удобрений). Использование ОСВ как удобрений частично решает экологическую проблему, так как не требует больших площадей и высоких затрат, а почва при этом обогащается макро- и микроэлементами. Основным фактором, ограничивающим использование ОСВ, является возможное токсикологическое влияние на среду солей тяжёлых металлов, патогенной микрофлоры и яиц гельминтов. Для снижения содержания тяжёлых металлов в городских ОСВ применяются различные металлы. Наиболее популярным является приготовление компостов на различных основах. Начиная с 1997 года, НИИ химизации при АГАУ ведёт работу по утилизации ОСВ Барнаула. Проведены обследования по всем иловым картам КОС-1 и КОС-2; имеются положительные результаты по применению различных доз ила ОСВ и вермикомпостов на их основе в качестве удобрения под яровую пшеницу и картофель. Изыскиваются возможности улучшению использования ОСВ в качестве удобрений путём добавления углегуминовых удобрений. Одним из методов, позволяющих оценить степень техногенной нагрузки на окружающую среду городов и здоровье проживающего в них населения, является мониторинг загрязнения атмосферных осадков. Особый интерес при исследованиях загрязнения снеговых осадков заслуживают наблюдения за содержанием в пробах сульфат и нитрат-ионов, как основных кислотообразующих форм, а также водонерастворимых примесей. Последние по химическому составу представляют собой оксиды тяжелых металлов и сажу, адсорбированные на ней органические вещества и являются приоритетными токсикантами. Кислотные поступления с осадками могут усиливать миграцию раннее накопленных соединений тяжелых металлов из почвы в природные воды и тем самым негативно действовать на биоту. Исследования 1998-го года позволили оценить вклад стока загрязняющих веществ с площади водосборного бассейна в черте города Барнаула в общий сток загрязняющих веществ в русловую сеть Оби при снеготаянии. Показано, что городская территория, площадь которой составляет всего 3% от площади исследуемого участка водосборного бассейна, вносила в 1997 г. около 55%, а в 1998 г. - около 65% суммарного снегового стока загрязняющих веществ.
Таким образом, проблемы водных ресурсов в Алтайском крае представлены главным образом обмелением и загрязнением рек, обеднением флоры и фауны водоёмов Алтайского края, нерациональным использованием воды, наличием самых разнообразных загрязнений в осадках, грунтовых водах и т.д.