Загрязня́ющее вещество́ – любое химическое вещество, которое находится в объекте окружающей природной среды в количествах, превышающих природные фоновые значения, и вызывает тем самым химическое загрязнение. Загрязняющее воду вещество (ГОСТ 17.1.1.01-77. «Охрана природы. Гидросфера. Использование и охрана вод. Основные термины и определения») – это вещество в воде, вызывающее нарушение норм качества воды. Из всех видов загрязнения окружающей среды самым мощным и опасным считается именно химическое загрязнение, оно отличается наибольшими масштабами, непосредственно действует на живые организмы, и его негативное действие закрепляется на генетическом уровне, способствуя деградации природных экосистем.

Загрязняющие вещества можно классифицировать по следующим основным признакам: химическая природа вещества (органические, минеральные, естественного или искусственного происхождения); токсичность для живых организмов; технофильность, т. е. преимущественно антропогенное присутствие в окружающей среде; характер воздействия на почву; источники поступления в окружающую среду; режим поступления в окружающую среду; фазовое состояние; устойчивость в окружающей среде.

По происхождению загрязняющие вещества делятся на природные – попадающие в природную среду в результате естественных, обычно катастрофических, процессов (например при извержениях вулканов) и антропогенные.

Загрязняющие вещества поступают в воду различными путями: непосредственно с территории, из атмосферы с осадками. Превышение природного фонового уровня любых химических веществ свидетельствует о нарушении свойственного экосистеме биогеохимического цикла химических элементов, что негативно сказывается на состоянии живых организмов.

Среди загрязняющих веществ можно выделить вещества, встречающиеся в природе и искусственно созданные. Вещества, чужеродные экосистемам и токсичные для человека, называются ксенобиотиками; среди них могут быть и вещества природного происхождения (например изверженные вулканами). Многие из них накапливаются в организмах и стабильны в водной среде. Природные вещества становятся опасными для организмов и считаются загрязняющими только в случае, когда они поступают в окружающую среду в количествах, превышающих их региональный фоновый уровень.

Загрязняющие вещества поступают в природную среду от разнообразных источников – производственных и коммунальных. Они характеризуются большим разнообразием, сложным и, как правило, изменчивым составом.

   

Приоритетные загрязняющие вещества от отдельных источников и видов производства

Источники загрязнения

Приоритетные загрязняющие вещества

Энергетика (тепловые электростанции, работающие на угле) Оксиды углерода, азота, серы, микроэлементы, в основном металлы, радионуклиды
Атомная промышленность Отработанное ядерное топливо и продукты его переработки, радионуклиды (уран, плутоний, цезий, стронций, йод, свинец, ниобий, рутений)
Машиностроение Микроэлементы, в основном металлы; нефтепродукты; органические вещества, используемые в производстве
Химическая промышленность Оксиды серы, диоксины, фураны, микроэлементы, в основном металлы; органические вещества
Нефтедобыча и нефтепереработка Нефть, нефтепродукты, металлы (ванадий, молибден и др.), радионуклиды, полиароматические углеводороды, органические растворители, солевые растворы
Шахтные воды Микроэлементы (металлы, мышьяк, радионуклиды)
Городское и коммунальное хозяйство Органические и биогенные вещества (соединения фосфора, азота, калия), микрозагрязнители (металлы, лекарства, средства гигиены), моющие средства, нефтепродукты, фураны, диоксины, нефтепродукты, ПАУ
Сельское хозяйство Соединения азота, фосфора, калия, микроэлементы (металлы), гербициды, пестициды, инсектициды, фунгициды, нефтепродукты
Свалки твёрдых бытовых и промышленных отходов Органические и неорганические вещества в большом ассортименте
Запуски ракет Несимметричный диметилгидразин (НДМГ), гидразин, окислы азота, пероксид водорода, углеводороды

   

Характеристика наиболее распространённых веществ, загрязняющих воду

Диоксид серы (SO2) имеет в основном техногенное происхождение (около 90% общей эмиссии): топливная энергетика, нефтехимия, металлургия, химическая промышленность и транспорт. При растворении в атмосферной влаге образуется серная кислота, являющаяся основной причиной кислотных дождей, отрицательно влияющих на водные и наземные экосистемы.

Объём техногенного монооксида (NO) и диоксида азота (NO2) не превышает 6,5% общей эмиссии. Образуется при сгорании автотранспортного топлива и обладает токсичностью. Способствует закислению осадков.

Микроэлементы (неорганические и органические вещества) – одна из экологически опасных групп загрязняющих веществ. Металлы (ионы или их соединения) не подвержены биологической деградации, многие органические ксенобиотики являются стойкими соединениями. Поступление металлов из техногенных источников вполне сопоставимо с природными потоками, а для таких элементов, как кадмий, цинк, свинец, оно является определяющим. При недостатке металлов в природной среде живые организмы страдают из-за нарушений биохимических процессов. Избыточное содержание микроэлементов оказывает токсическое действие на живые организмы, влияет на воспроизводство и биопродуктивность организмов. Они обладают мутагенным, т. е. влияющим на геном организма, и канцерогенным воздействием. Для микроэлементов установлены предельно допустимые уровни содержания в воде и других природных средах.

Одним из последствий производственной деятельности человека является широкое распространение в природной среде нефти и нефтепродуктов. Ежегодно в мире добывается свыше 2,5 млрд т сырой нефти, а потери составляют около 50 млн т/год. В составе нефти обнаружено более 450 различных органических соединений. Основная масса нефти – углеводороды. Некоторые из них канцерогенны. В результате переработки нефти получают различные нефтепродукты. Массовые лёгкие фракции (бензин, дизтопливо, лигроин, керосин) являются токсикантами. Более тяжёлые фракции (смазочные масла, мазут, гудроны, битумы) малотоксичны.

Главные источники загрязнения нефтью водной среды – нефтепромыслы, нефтеперерабатывающие заводы, нефтепроводы, нефтехранилища, наземный и водный транспорт.

Высокая продуктивность земледелия основана на применении удобрений, которые являются биогенными веществами (соединения азота, фосфора, калия). Значительная часть удобрений теряется при транспортировке и хранении. При внесении в почву неизбежно их попадание в грунтовые и дренажные воды. Все удобрения содержат микроэлементы. Попадая в водные объекты, биогенные вещества увеличивают их биологическую продуктивность, возрастает численность фитопланктона (микроводорослей). Прижизненные и постлетальные соединения водной биоты ухудшают качество воды и требуют дорогостоящих мероприятий для их очистки.

Все виды отходов животноводства содержат биогенные вещества и микроэлементы.

Пестициды – общее название химических веществ, предназначенных для уничтожения сельскохозяйственных вредителей. Для борьбы с вредными насекомыми используются инсектициды, с сорняками – гербициды, с бактериальными болезнями растений – бактерициды, для защиты растений от грибковых болезней – фунгициды, для удаления листьев – дефолианты. Мировой ассортимент пестицидов насчитывает более 10 тыс. наименований. Большинство пестицидов относится к синтетическим химическим соединениям – ксенобиотикам.

Наиболее опасны для человека хлорорганические пестициды, которые токсичны и канцерогенны, наиболее стойки и способны нарушать нормальное функционирование эндокринной системы. Применение хлорорганических пестицидов в России запрещено или ограничено.

Диоксины – большая группа хлорорганических высокотоксичных загрязняющих веществ. Основные источники диоксинов: химическая, целлюлозно-бумажная промышленность, цветная металлургия, сжигание минерального топлива, автотранспорт. Характеризуются токсичностью, устойчивостью к разложению в окружающей среде. Особенно опасна способность диоксинов к аккумуляции в пищевых цепях. Попадая в живые организмы, они увеличивают свою концентрацию в десятки и сотни раз.

Полихлорированные бифенилы (ПХБ) – типичные ксенобиотики, образующиеся при производстве трансформаторов и конденсаторов. Устойчивы в водной среде и малорастворимы. Установлены эмбриотоксический эффект и канцерогенность.

Полиароматические углеводороды (ПАУ) попадают в окружающую среду с отходами транспорта и энергетики при сгорании нефтепродуктов, угля, газов, битумов и древесины. Хотя к группе ПАУ относятся сотни химических веществ, за рубежом контролируется 16 наиболее распространенных веществ из этой группы, в России – только бенз(а)пирен, который чрезвычайно канцерогенен.

Поверхностно-активные вещества (ПАВ) используются в промышленности и в быту как моющие средства и поступают в воду с коммунально-бытовыми стоками. Образуют на поверхности воды плёнку, препятствующую газообмену между водой и атмосферой, что снижает насыщенность воды кислородом.

Бензол поступает в водные объекты со сточными водами нефтехимических и химико-фармацевтических производств, предприятий по производству пластмасс, лаков, красок, ионообменных смол. Обладает канцерогенным, мутагенным, эмбриотическим и аллергическим действием.

Основные источники поступления в воду фенола – сточные воды металлургических и химических предприятий. Фенол оказывает раздражающее действие на слизистую оболочку.

Среди разных видов ракетных топлив наибольшую экологическую опасность представляет несимметричный диметилгидразин (НДМГ) и его производные. НДМГ относится к группе канцерогенных и мутагенных веществ, обладает высокой токсичностью. Попадает в водные объекты с отделяющимися ступенями ракет.

Химические вещества классифицированы по степени их опасности для экосистемы. Класс опасности химических веществ устанавливается по ряду показателей. В нашей стране эти показатели определены Государственными стандартами.

По данным Российского регистра потенциально опасных химических и биологических веществ в Российской Федерации производится и применяется около 2600 веществ, из которых большинство имеют утверждённые предельно-допустимые концентрации (ПДК) для водных объектов хозяйственно-питьевого и рыбо-хозяйственного использования.

В 1972 г. в нашей стране была создана Общегосударственная система наблюдений и контроля состояния и уровня загрязнения природной среды (ОГСНК), Эта служба и сейчас осуществляет наблюдения за уровнем загрязнения атмосферы, водных объектов, почвы, биоты и проводит сопутствующие гидрометеорологические наблюдения. Наблюдениями за загрязнением поверхностных вод суши по гидрохимическим показателям охвачены 1187 водных объектов (из них 1037 водотоков и 150 водоёмов), на которых находится 1815 пунктов (2489 створов, 2826 вертикалей, 3260 горизонтов). В 2007 г. отбор проб по физическим и химическим показателям с одновременным определением гидрологических показателей проводился на 1716 пунктах (2390 створов).

В 2007 г. утверждено новое Положение об осуществлении государственного мониторинга водных объектов (Постановление Правительства Российской Федерации от 10 апреля 2007 г. № 219).

А.Г. Кочарян