Ріки завжди були джерелом прісної води. Але в сучасну епоху вони стали транспортувати відходи. Відходи на водозбірній території по руслам рік стікають у моря й океани. Велика частина використаної води повертається в ріки і водойми у вигляді стічних вод. Дотепер ріст очисних споруд відставав від росту споживання води. І на перший погляд у цьому полягає корінь зла. Насправді все є набагато серйозніше. Навіть при зробленому очищенні, включаючи біологічне, усі розчинені неорганічні речовини і до 10% органічних забруднюючих речовин залишаються в очищених стічних водах. Така вода знову може стати придатною для споживання тільки після багатократного розведення чистою природною водою. І тут для людини важливо співвідношення абсолютної кількості стічних вод, хоча б очищених, і водяного стоку рік.

Світовий водогосподарчий баланс показав, що на усі види водокористування витрачається 2200 тис. м³ води в рік. На розбавлення стоків іде майже 20% ресурсів прісних вод світу. Розрахунки на 2000 р. у положенні, що норми водоспоживання зменшаться, а очищення охопить усі стічні води, показали, що все рівно щорічно буде потрібно 30 - 35 тис. м3 прісної води на розведення стічних вод. Це означає, що ресурси повного світового річкового стоку будуть близькі до вичерпання, а в багатьох районах світу вони уже вичерпані. Адже 1 м³ очищеної стічної води псує 10 м³ річкової води, а не очищеної в 3-5 разів більше. Кількість прісної води не зменшується, але її якість різко падає, вона стає не придатною для споживання.

Людству прийдеться змінити стратегію використовування води. Необхідність змушує ізолювати антропогенний водяний цикл від природного. Практично це означає перехід на замкнуте водопостачання, на маловодну чи маловідходну, а потім на "суху" чи безвідхідну технологію, що супроводжується різким зменшенням обсягів споживання води і очищених стічних вод.

Запаси прісної води потенційно великі. Однак у будь-якому районі світу вони можуть виснажитися через нераціональне чи використання чи забруднення. Число таких місць росте, охоплюючи цілі географічні райони. Потреба у воді не задовольняється в 20% міського і 75% сільського населення світу. Обсяг споживаної води залежать від регіону і рівня життя і складає від 3 до 700 л на добу для однієї людини.

Споживання води промисловістю також залежить від економічного розвитку даного району. Наприклад, у Канаді промисловість споживає 84% усього водозабору, а в Індії 1%. Найбільш водоємні галузі промисловості: сталеварна, хімічна, нафтохімічна, целюлозно-паперова і харчова. На них іде майже 70% усієї води, затрачуваної в промисловості. У середньому у світі на промисловість іде приблизно 20% усієї споживаної води. Головний же споживач прісної води сільське господарство: на нього іде 70-80% усієї прісної води. Зрошуюче землеробство займає лише 15-17% площі сільськогосподарських угідь, а дає половину всієї продукції. Майже 70% посівів бавовнику у світі існує завдяки зрошенню.

Сумарний стік рік СНД за рік складає 4720 м³ . Але розподілені водяні ресурси вкрай нерівномірно. У найбільш обжитих регіонах, де знаходиться до 80% промислової продукції і 90% придатних для сільського господарства земель, частка водяних ресурсів складає всього 20%. Багато районів країни недостатньо забезпечені водою. Це південь і південний схід європейської частини СНД, Прикаспійська низовина, південь Західного Сибіру і Казахстану, і деякі інші райони Середньої Азії, південь Забайкалля, Центральна Якутія. Найбільш забезпечені водою північні райони СНД, Прибалтика, гірські райони Кавказу, Середньої Азії, Саянів і Далекого Сходу.

Стік рік змінюється в залежності від коливань клімату. Вплив людини на природні процеси торкнувся вже і річкового стоку. У сільському господарстві велика частина води не повертається в ріки, а іде на випар і утворення рослинної маси, тому що при фотосинтезі водень з молекул води переходить в органічні сполуки. Для регулювання стоку рік, не рівномірного протягом року, побудовано 1500 водоймищ (вони регулюють до 9% усього стоку). На стік рік Далекого Сходу, Сибіру і Півночі європейської частини країни господарська діяльність людини поки майже не вплинула. Однак у найбільш обжитих районах він скоротився на 8%, а в таких рік, як, Дон, Дністер і Урал, на 11-20%. Помітно зменшився водяний стік у Волзі, Сирдар’ї й Амудар'ї. У підсумку скоротився приплив води до Азовського моря на 23%, до Аральського на 33%. Рівень Аралу упав на 12,5 м. Обмежені і навіть убогі в багатьох країнах запаси прісних вод значно скорочуються через забруднення.

Звичайно забруднюючі речовини розділяють на кілька класів у залежності від їхньої природи, хімічної будови і походження. Забруднення надходять з побутових, сільськогосподарських чи промислових стоків. Їхнє розкладання відбувається під дією мікроорганізмів і супроводжується споживанням розчиненого у воді кисню. Якщо кисню у воді досить і кількість відходів невелика, то аеробні бактерії досить швидко перетворюють їх у порівняно нешкідливі залишки. У противному випадку діяльність аеробних бактерій придушується, вміст кисню різко падає, розвиваються процеси гниття. При вмісті кисню у воді нижче 5 мг на 1 літр, а в районах нересту нижче 7 мг багато видів риб гинуть.

Хвороботворні мікроорганізми і віруси містяться в погано оброблених чи зовсім не оброблених каналізаційних стоках населених пунктів і тваринницьких ферм. Потрапляючи в питну воду, патогенні мікроби і віруси викликають різні епідемії, такі, як спалахи сальмонеліозу, гастроентеріту, гепатиту й ін. У розвинених країнах в даний час поширення епідемій через суспільне водопостачання відбувається рідко. Можуть бути заражені харчові продукти, наприклад овочі, вирощувані на полях, що удобрюються шлаками після очищення побутових стічних вод. Водяні безхребетні, наприклад устриці чи інші молюски, із заражених водойм служили часто причиною спалахів черевного тифу.

Живильні елементи, головним чином сполуки азоту і фосфору, надходять у водойми з побутовими і сільськогосподарськими стічними водами. Збільшення змісту нітритів і нітратів у поверхневих і підземних водах веде до забруднення питної води і до розвитку деяких захворювань, а ріст цих речовин у водоймах викликає їхню посилену евтрофікацію (збільшення запасів біогенних і органічних речовин, через них бурхливо розвиваються планктон і водорості, поглинаючи весь кисень у воді).

До неорганічних і органічних речовин також відносяться сполуки важких металів, нафтопродукти, пестициди (ядохімікати), синтетичні детергенти (миючі засоби), феноли. Вони надходять у водойми з відходами промисловості, побутовими і сільськогосподарськими стічними водами. Багато хто з них у водяному середовищі або взагалі не розкладаються, або розкладаються дуже повільно і здатні накопичуватися в харчових ланцюгах. Збільшення денних опадів відноситься до одного з гідрологічних наслідків урбанізації. Їхня кількість у ріках і водоймах постійно зростає через ерозію ґрунтів у результаті неправильного ведення сільського господарства, зведення лісів, а також зарегульованості річкового стоку. Це явище приводить до порушення екологічної рівноваги в водних системах, згубно діють донні організми.

Джерелом теплового забруднення служать підігріті скидні води теплоелектростанцій і промисловості. Підвищення температури природних вод змінює природні умови для водяних організмів, знижує кількість розчиненого кисню, змінює швидкість обміну речовин. Багато мешканців рік, озер чи водоймищ гинуть, розвиток інших подавлюється.

Ще кілька десятиліть назад забруднені води представляли собою острова у відносно чистому природному середовищі. Зараз картина змінилася, утворилися суцільні масиви забруднених територій.

Нафтове забруднення Світового океану, безсумнівно, є саме розповсюджене явище. Від 2 до 4% водяної поверхні Тихого й Атлантичного океанів постійно покрито нафтовою плівкою. У морські води щорічно надходить до 6 тис. м³ нафтових вуглеводнів. Майже половина цієї кількості зв'язана з транспортуванням і розробкою покладів на шельфі. Континентальне нафтове забруднення надходить у океан через річковий стік.

Ріки світу щорічно виносять у морські й океанічні води більш 1,8 млн. т. нафтопродуктів. У морі нафтове забруднення має різні форми. Воно може бути плівкою якою покривається поверхня води, а при розливах товщина нафтового покриття спочатку може складати кілька сантиметрів. З часом утвориться емульсія нафти в воді чи води в нафті. Пізніше виникають грудочки важкої фракції нафти, нафтові агрегати, що здатні довго плавати на поверхні моря. До грудочок мазуту, що плавають, прикріплюються різні дрібні тварини, якими охоче харчуються риби і вусаті кити. Разом з ними вони заковтують і нафту. Одні риби від цього гинуть, інші наскрізь просочуються нафтою і стають не придатні для вживання в їжу через неприємний запах і смак.

Усі компоненти нафти токсичні для морських організмів. Нафта впливає на структуру співтовариства морських тварин. При нафтовому забрудненні змінюється співвідношення видів і зменшується їхня розмаїтість. Так, рясно розвиваються мікроорганізми, що харчуються нафтовими вуглеводами, а біомаса тих мікроорганізмів отрутна для багатьох морських мешканців. Доведено, що дуже небезпечно тривалий хронічний вплив навіть невеликих концентрацій нафти. При цьому поступово падає первинна біологічна продуктивність моря. У нафти є ще одна неприємна побічна властивість. Її вуглеводи здатні розчиняти в собі ряд інших забруднюючих речовин, таких, як пестициди, важкі метали, які разом з нафтою концентруються в приповерхньому шарі і ще більш отруюють його.

Ароматична фракція нафти містить речовини мутагенної і канцерогенної природи, наприклад бензопірен. Зараз отримані чисельні докази наявності мутагенних ефектів забрудненості морського середовища. Бензопірен активно циркулює по морських харчових ланцюгах і попадає в їжу людей.

Найбільші кількості нафти зосереджені в тонкому приповерхневому шарі морської води, що грає особливо важливу роль для різних сторін життя океану. У ньому зосереджена безліч організмів, цей шар відіграє важливу роль для багатьох популяцій. Поверхневі нафтові плівки порушують газообмін між атмосферою й океаном. Змінюються процеси розчинення і виділення кисню, вуглекислого газу, теплообміну, змінюється відбивна здатність (альбедо) морської води.

Хлоровані вуглеводні, що широко застосовуються як засоби боротьби зі шкідниками сільського і лісового господарства, з переносниками інфекційних хвороб, уже багато десятиліть разом зі стоком рік і через атмосферу надходять у Світовий океан. ДДТ і його похідні, поліхлорбіфеніли й інші стійкі сполуки цього класу зараз знаходять всюди у Світовому океані, включаючи Арктику й Антарктику. Вони легко розчинні в жирах і тому накопичуються в органах риб, ссавців, морських птахів. Будучи ксенобіотиками, тобто речовинами цілком штучного походження, вони не мають серед мікроорганізмів своїх "споживачів" і тому майже не розкладаються в природних умовах, а тільки накопичуються у Світовому океані. Разом з тим вони гостротоксичні, впливають на кровотворну систему, придушують ферментивну активність, сильно впливають на спадковість. Разом з річковим стоком в океан надходять і важкі метали, багато з яких мають токсичні властивості. Загальна величина річкового стоку складає 46 тис. км води в рік. Разом з ним у Світовий океан надходить до 2 млн. т свинцю, до 20 тис. т кадмію і до 10 тис. т ртуті. Найбільш високі рівні забруднення мають прибережні води і внутрішні моря. Чималу роль у забрудненні Світового океану грає й атмосфера. Так, наприклад, до 30% усієї ртуті і 50% свинцю, що надходять у океан щорічно, переноситься через атмосферу.

По своїй токсичній дії в морському середовищі особливу небезпеку представляє ртуть. Під впливом мікробіологічних процесів токсична неорганічна ртуть перетворюється в більш токсичні органічні форми ртуті. Накопичені завдяки біоакумуляції в рибі чи молюсках сполуки метилованої ртуті являють пряму загрозу життю і здоров'ю людей. Згадаємо хоча б сумно відому хворобу "мінамато", що одержала назву від японської затоки, де так різко проявилося отруєння місцевих жителів ртуттю. Вона віднесла чимало життів і підірвала здоров'я багатьом людям, що вживали в їжу морські продукти з цієї затоки, на дні якї нагромадилося чимало ртуті від відходів прилеглого комбінату.

Ртуть, кадмій, свинець, мідь, цинк, хром, миш'як і інші важкі метали не тільки накопичуються в морських організмах, отруюючи тим самим морські продукти харчування, але і самим пагубним чином впливають на мешканців моря. Коефіцієнти нагромадження токсичних металів, тобто концентрація їх на одиницю ваги в морських організмах стосовно морської води, змінюються в широких межах від сотень до сотень тисяч, у залежності від природи металів і видів організмів. Ці коефіцієнти показують, як накопичуються шкідливі речовини в рибі, молюсках, ракоподібних, планктонних та інших організмах.

2. Загальні забрудники навколишнього середовища

25 пріорітетних забруднюючих речовин, що найчастіше виявляються у Західній Європі та Америці [1]:

1. Трихлоретилен 2. Свинець 3. Тетрахлоретилен 4. Бензол 5. Толуол 6. Хром 7. Дихлорметан 8. Цинк 9.1,1,1,-трихлоретан 10. Миш'як 11. Хлороформ 12.1,1-дихлоретен 13.1,2-дихлоретен 14. Кадмій 15. Магній 16. Мідь 17.1,1-Дихлоретан 18. Вінілхлорид 19. Барій 20.1,2-дихлоретан) 21. Етилбензол 22. Нікель 23. Ди (етилгексил) фталат 24. Ксилоли 25. Фенол

2.1 Нафтові вуглеводні

Широке використання нафтових вуглеводнів призвело до масових забруднень грунту та грунтових вод. Загальні джерела забруднення включають витоки підземних сховищ нафти, трубопроводів, діяльність з видобутку нафти, відходи заводів.

Нафтові вуглеводні складають різні групи сполук, в тому числі алкани, алкени, і гетероциклічні та ароматичні складові частини. Наприклад, паливо для реактивних двигунів, як правило, містить понад 300 різних вуглеводнів. Бензин, який є дуже розповсюдженим забруднювачем підземних вод, потенційно придатних для біологічного очищення, також є складовою частиною цієї комплексної суміші. Разом з бензином використовується, як правило, ізопентан, ксилол, п-пропілбензолу, 2,3-диметилбутан, н-бутан, н-пентан, толуол, які в сукупності складають більше 50% суміші. Однак, найгіршим з точки зору громадського ризику для здоров'я населення є, ймовірно, бензол, який добре розчиняється у воді і є відомим людським канцерогеном.

Дійсно, стандарт питної води для бензолу є набагато жорсткішим ніж у інших моноароматичних вуглеводнів, таких, як толуол і ксилол, а також наявність бензолу часто є рушійною силою для біоремедіації ділянок, забруднених бензином.

2.2 Багатоядерні ароматичні вуглеводні

Інша важлива група забруднювачів - це поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПАВ), які зазвичай знаходяться поблизу вугільних та нафтопереробних заводів. Ці гідрофобні забруднювачі, що представляють інтерес для гігієни навколишнього середовища через їх схильність концентруватися в харчових ланцюгах і гостру токсичність. Також деякі ПАВ визнані канцерогенними та мутагенними. ПАВ є основною складовою креозоту, який є комплексом лизько 200 сполук і містить фенольні та гетероциклічні забруднюючі речовини.

Вуглеводні, як правило, легші за воду і, як правило, плавають у верхній частині грунтових вод. Однак, різні вуглеводні в суміші проявляють різні фізико-хімічні властивості, які відрізняються механізмом перенесення та способом видалення.

Наприклад, алкани з коротким ланцюгом, як правило, є дуже нестійкими і легко видаляються з підземних вод, тоді як моноароматичні вуглеводні, такі як бензол, толуол, етилбензол і ксилол як правило, відносно розчинні і транспортуються на більші відстані від підземних вод. Близько 60% розчинних у воді вуглеводнів також розчинні у бензині. Крім того, різні вуглеводні мають різний рівень опору до біодеградації. Таким чином, біодеградація і абіотичні процеси вивітрювання (наприклад, випаровування, сорбція та розведення) закінчується усуненням конкретних вуглеводнів, що змінює склад вуглеводневої сполуки з плином часу.