История развития санитарной охраны поверхностных водоемов. Источники загрязнения. Мероприятия по санитарной охране водных объектов

Под санитарной охраной водных объектов подразумевают комплекс мероприятий (законодательных, организационных, экономических, планировочных, научных, технологических, санитарно-технических), обеспечивающих такое состояние водных ресурсов, которое дает возможность использовать их для хозяйственно-питьевого водоснабжения населения, купания, физической культуры, лечебно-оздоровительных целей, а также сохраняет за водоемами важное значение в формировании микроклимата населенных мест и их ландшафтной и архитектурной выразительности. Иными словами, это защита водных объектов от источников загрязнения.

Проблема санитарной охраны поверхностных водоемов от механических, химических и микробиологических загрязнителей в своем развитии прошла три основных этапа, которые основывались на трех научных направлениях (табл. 12). И сегодня продолжается дискуссия о перспективах дальнейшего развития санитарной охраны поверхностных водоемов.

Первый этап развития проблемы получил название природоведческого (по названию первого теоретического направления), суть которого заключалась в сохранении природного качества воды в поверхностных водоемах и сводилась к запрещению отводить в них сточные воды. Начался этот этап в 1876 г. в Англии, где был приняли закон об охране рек, большинство из которых использовали как источники водоснабжения. В этом же году аналогичный закон был принят в Пруссии, а в 1882 г. его дополнили пунктом о запрете сброса в водоемы даже биологически очищенных сточных вод. Аналогичные запретные мероприятия начали проводить в России, Франции и других странах. В этот период при условии наличия в городе системы канализации (в Англии уже в 1833 г. сточные воды перемещались самотеком по сети подземных труб или каналов более чем в 50 населенных пунктах) сточные воды разрешали направлять на поля орошения. Если же канализации не было, жидкие отходы вывозили на поля ассенизации. Такие поля орошения появились в Киеве, Берлине, Цюрихе, Москве, Одессе, Лондоне и пр. Очистка сточных вод на полях орошения происходила вследствие: испарения и вымерзания за счет природных факторов; фильтрации через слой почвы (толщиной не менее 1 м) и самоочищения от загрязнителей (преимущественно органических и микробных). Затем биологически очищенные сточные воды поступали в грунтовый поток и вместе с ним возвращались в водоемы по так называемому малому кругу круговорота воды в природе (см. с. 112).

Таким образом сточные воды очищались от различных органических загрязнений благодаря жизнедеятельности грунтовых сапрофитных микроорганизмов. В них отмирали патогенные микроорганизмы, сорбированные на частицах почвы, сточные воды разбавлялись грунтовыми водами, освобождались от токсических химических веществ за счет сорбции, разбавления, распада и т. д.

Теоретическим основанием мер запретного характера было первое научное направление по санитарной охране водоемов, которое получило название природоведческого, или направления санитарного максимализма. Его сторонники (санитарные максималисты) до сих пор считают, что нужно запрещать любой сброс сточных вод в поверхностные водоемы. Конечной целью программы санитарных максималистов по контролю за загрязнением и санитарным состоянием поверхностных водоемов является возвращение их к "первозданной чистоте". Цель программы весьма благородна. Она остается актуальной и поныне, поскольку сегодня на Земле практически нет водоемов, гидрологический режим, химический состав и гидробиологические особенности которых не изменились бы в результате хозяйственной деятельности человека.

Заслуживает одобрения эта программа и с гигиенических позиций, так как обеспечивает нормативное качество воды и нормальное развитие водоема, что делает его пригодным для нужд человека. Этот период характеризуется появлением сооружений для очистки сточных вод разных конструкций, в основу работы которых положен природный механизм самоочищения загрязнений в почве (поля орошения, поля фильтрации, биологические пруды). Они были просты в эксплуатации, долговечны, высокоэффективны, для ухода за ними не нужно было иметь высокую квалификацию.

В то же время запрет сброса любых, в том числе и очищенных, сточных вод в водоемы имел и отрицательные последствия. Во-первых, в населенных пунктах ограничивалось внедрение канализации (сплавной системы избавления от жидких отходов), при которой сточные воды самотеком перемещались по подземной сети труб от места их образования до очистных сооружений. Шире стало применение ассенизации (от фр. assenisation — очищение) — вывозной системы, при которой жидкие отходы, накопленные в водонепроницаемых выгребах, периодически вывозили на поля ассенизации специальным (ассенизационным) транспортом. Во-вторых, тормозилась разработка традиционных методов биологической очистки сточных вод (воспроизводящих процессы самоочищения в водной среде) и тех, которые предусматривают сброс очищенных сточных вод в водоемы. В-третьих, быстрый рост городов и бурное развитие промышленности способствовали образованию большого количества сточных вод. Это требовало отведения значительных земельных площадей под поля орошения. Как оказалось в дальнейшем, категорический запрет выпуска сточных вод в водоемы, даже биологически очищенных, был нереален и не нужен.

Интенсивное развитие промышленности в период научно-технической революции способствовало, с одной стороны, значительному увеличению объемов промышленных сточных вод, а с другой — концентрации большого количества населения в городах, что приводило к образованию значительного количества хозяйственно-бытовых сточных вод. В Англии, Германии, России начал ощущаться дефицит свободных земельных площадей вокруг населенных пунктов, которые можно было бы отвести под поля орошения.

Как свидетельствуют выводы отчета Английской королевской комиссии, сделанные в 1907 г., запрет выпуска сточных вод в водоемы, применяющийся в течение десятилетий, не способствовал улучшению их санитарного состояния, ибо эти требования были невыполнимы.

Второй этап решения проблемы начался в начале XX в., когда в 1906 г. комиссия Медицинского совета Министерства внутренних дел России под руководством Г. В. Хлопина впервые предложила требования к качеству сточных вод, сбрасываемых в поверхностные водоемы. Учитывая все преимущества и недостатки природоведческого направления, ученые пришли к выводу о возможности выпуска очищенных сточных вод в водоемы при условии их соответствия санитарным требованиям. Поэтому второй этап санитарной охраны водоемов получил название этапа нормирования качества сточных вод. Он предусматривал разработку стандартов качества сточных вод перед их выпуском в водоем с учетом технологических возможностей наиболее современных и эффективных очистных канализационных сооружений. Его сторонники — санитарные "техницисты" — создали соответствующее научное направление санитарно-технического максимализма. Суть его сводилась к тому, что разрешалось сбрасывать в поверхностные водоемы только такие сточные воды, степень очистки которых отвечала максимальным техническим возможностям очистных канализационных сооружений. Санитарные "техницисты" считали: если, например, аэротенк способен очищать сточные воды от органических веществ по БПК5 до 10—15 мг 02/л, то именно эту величину нужно утверждать как стандарт качества. И лишь с такой или меньшей БПК5 сточные воды можно сбрасывать в водоемы.

В то же время благодаря научно-техническому прогрессу эффективность работы очистных канализационных сооружений постоянно повышалась. Так, современные малогабаритные установки с активным илом на "полное" окисление дают возможность удалить из сточных вод органические загрязнения по БПК5 до 5—6 мг/л. Аэротенки-осветлители колонного типа, разработанные по технологии Научно-исследовательского конструкторско-технологического института городского хозяйства (НИКТИ ГХ) г. Киева, дают возможность достичь не только биологической очистки, но и доочистки сточных вод. Нами установлено, что такие очистные сооружения способны удалить из сточных вод органические вещества по БПК5 до 4 и даже 3 мг/л. В биологически очищенных сточных водах, которые отводят после таких сооружений, отсутствуют нитриты и нитраты. Биологически очищенные сточные воды почти не отличаются от воды поверхностных водоемов. Они не загнивают, не имеют запаха, экологически безопасны, не нарушают процессов самоочищения водоемов. Кроме того, используя наиболее распространенную схему водоподготовки на очистных сооружениях речного водопровода (коагуляцию, отстаивание, фильтрацию и обеззараживание), из воды такого водоема легко получить питьевую воду. Постоянное совершенствование технологии очистки сточных вод, возможность более глубокой очистки создавали теоретические предпосылки для постоянного пересмотра стандартов качества сточной воды перед выпуском в водоемы.

Одновременно процесс разработки стандартов осложнялся вследствие существования разных видов сточных вод, особенно тех, которые образуются на промышленных предприятиях и поэтому содержат разные загрязнители, имеют разные начальные уровни загрязнения, что связано с особенностями технологического производственного процесса. Нужно было разрабатывать стандарты не только для разных видов сточных вод, но и для разных их объемов, рек с разным дебитом. Эти стандарты нужно было часто переиздавать. За период 1906—1929 гг. было 20 переизданий стандартов.

Однако установлено, что максимальная очистка и обезвреживание сточных вод от органических и неорганических химических примесей технически возможны лишь в отдельных случаях, экономически и технически они не всегда доступны, да и не оправданы. Так, результаты исследований, проведенных профессором О. И. Жуковым во Всесоюзном научно-исследовательском институте в Москве, свидетельствуют, что полная очистка сточных вод от примесей — очень дорогостоящее мероприятие, которое не всегда целесообразно, а иногда даже вредно. Было доказано, что удаление из сточных вод основной массы (70—80%) загрязняющих веществ требует значительно меньших капиталовложений, чем их остаточных количеств (20—30%). Известно, что чем ниже остаточные концентрации вредных веществ в сточных водах, тем технически сложнее становится их очистка. Она требует более совершенных, а поэтому и более дорогостоящих методов и способов, более длительного времени. Чтобы повысить эффективность удаления из сточных вод взвешенных веществ с 60—70% до практически 100%, необходимо 8-кратное отстаивание. Поэтому полная очистка и обезвреживание сточных вод перед выпуском их в водоемы технически возможна и экономически целесообразна лишь в отдельных случаях.

В то же время гигиеническая наука и практика водопользования свидетельствуют, что не каждый выпуск сточных вод в водоемы приводит к их загрязнению. Ведь нельзя считать загрязненным водоем, если в нем обнаружены некоторые химические вещества, но в концентрациях, безвредных для здоровья человека. Например, всем известно, что мышьяком можно отравиться. Однако он безвреден в незначительных (допустимых) концентрациях: в низких дозах мышьяк используют для лечения больных. Какие же концентрации вредных химических веществ в воде водоемов допустимы, а какие способствуют их загрязнению? Гигиеническим критерием загрязнения с санитарной точки зрения считается лишь такое загрязнение, при котором качество воды в водоеме является опасным для здоровья населения или ограничивает водопользование.

Все это способствовало развитию (с 1929 г.) третьего этапа санитарной охраны водоемов — этапа нормирования качества воды поверхностных водоемов выше по течению за 1 км от ближайшего пункта водопользования. Научное направление, на котором основаны меры по санитарной охране водоемов, получило название физиолого-гигиенического. Сущность его заключается в нормировании не качества сточных вод, которые сбрасываются в водоемы, исходя из технических возможностей очистных канализационных сооружений, а качества воды водоема после поступления в него сточных вод за 1 км до ближайшего пункта водопользования.

Требования к качеству воды водоемов зависят от вида его использования. Так, требования к качеству воды водоемов как источников хозяйственно-питьевого водоснабжения населенных пунктов одни, а к воде водоемов, которые используются для культурно-бытовых (купание, спорт, отдых населения) и рекреационных целей, — другие, рыбохозяйственных, — третьи и т. д. Требования к качеству питьевой воды централизованных и децентрализованных систем водоснабжения более жесткие, чем к качеству воды, предназначенной для технологических целей или для орошения полей и др. И, что особенно важно, безвредность действия воды водоемов на организм человека должна быть подтверждена результатами глубоких экспериментальных исследований.

Следовательно, сегодня главным научным направлением, на котором основываются меры по санитарной охране водоемов, является физиолого-гигие-ническое. Но и это направление имеет недостатки. В частности, узким местом при нормировании качества воды в водоемах является экстраполяция (перенесение) закономерностей, установленных в лабораторных условиях и опытах на экспериментальных животных, на реальные условия окружающей среды и организм человека.-В процессе проведения лабораторных экспериментов по изучению влияния нормируемого химического вещества на органолептические свойства воды, процессы самоочищения водоемов, организм теплокровных животных не принимают во внимание множество факторов, которые наблюдаются в природных условиях.

Однако это направление получило мировое признание. Оно лежит в основе мероприятий по санитарной охране водоемов в большинстве стран. Основным идеологом этого направления является член-корреспондент АМН СССР, доктор медицинских наук, профессор С. Н. Черкинский, который возглавлял кафедру коммунальной гигиены Первого Московского медицинского института (ныне Медицинской академии). С. Н. Черкинский в 1949 г. создал теорию, методологию и научно обосновал принципиальную схему научных исследований по гигиеническому нормированию вредных химических веществ в воде водоемов. Его ученики и последователи Г. И. Сидоренко, Г. Н. Красовский, Ю. А. Рах-манин, К. И. Акулов, другие ученые-гигиенисты придерживаются физиологического направления в разработке и внедрении мероприятий по санитарной охране водоемов.