Статистика свидетельствует о том, что загрязнение водотоков и водоемов земной суши связано в первую очередь со сточными водами промышленно-городских агломераций и сельскохозяйственных территорий, которые загрязняют не только поверхностные воды, но и подземную гидросферу. Неочищенные сточные воды приводят к загрязнению водных объектов и разрушению естественных водных экосистем. Они приводят также к эвтрофикации (от греч. eutrophia – хорошее питание) вод, т. е. к повышению биологической продуктивности водных объектов в результате поступления в них биогенных элементов. Эвтрофикация связана также с сооружением водохранилищ, для которых характерны замедленные течения и водообмен.
Общий глобальный объем сточных вод все время растет. Уже к началу 1990-х гг. он превысил 2300 км4. Распределение его в этот период по крупным регионам мира показано на рисунке 30, анализ которого показывает, что, как и можно было ожидать, коммунальные стоки были особенно велики в Северной Америке, зарубежной Европе и зарубежной Азии, промышленные – в Северной Америке, зарубежной Европе, зарубежной Азии и СССР, а сельскохозяйственные – в зарубежной Азии, Северной Америке и СССР. В этих же регионах загрязнение сточными водами особенно сильно сказалось на функционировании экосистем, снизив их биопродуктивность, приведя к гибели многих видов флоры и фауны и угрожая здоровью людей.
В литературе приводится немало примеров того, как в отдельных частях этих регионов чрезмерно большие стоки уже стали превышать естественные возможности самоочищения водотоков и водоемов, а также примеров того, как в результате поступления загрязненных стоков в своего рода сточные канавы превратились реки Рейн, Сена, Темза, Северн, Тибр в Европе, Миссисипи, Огайо, Потомак в Северной Америке, да и многие реки стран СНГ.
Из всего сказанного вытекает насущная потребность в охране водных объектов от загрязнения, что позволило бы сохранить их в качестве важных элементов земной гидросферы и биосферы. Еще в 1977 г. под эгидой ООН была проведена Первая Всемирная конференция по водным ресурсам. И в дальнейшем эти вопросы еще не раз обсуждали на международном уровне. Особенно много внимания на таких обсуждениях обычно уделялось путям и способам очистки сточных вод.
Для очистки загрязненных стоков используют три главных метода – механический, биологический и физико-химический. Механическая очистка стоков служит для удаления из них твердых и взвешенных частиц. Биологическая очистка основана на использовании микроорганизмов, которые, разлагаясь, перерабатывают сложные органические соединения в растворенные безвредные вещества. После такой очистки при помощи аэробных процессов вода становится прозрачной, насыщенной кислородом. Однако ни механическая, ни биологическая очистки не обезвреживают некоторые виды промышленных стоков (содержащие соли тяжелых металлов и др.), поэтому в последнее время расширилось применение физико-химических методов очистки (дистилляция, вымораживание, обратный осмос и др.).
Оценивая разные методы очистки сточных вод, нужно иметь в виду, что даже самые современные из них не удаляют некоторых особо стойких загрязнителей, поэтому для нормального вторичного использования очищенных вод необходимо дополнительно разбавлять их чистыми русловыми водами. При этом на единицу объема сточных вод обычно требуется 10—12-кратное разбавление чистыми водами (а иногда и 100-кратное!). В научной литературе оно получило наименование качественного истощения водных ресурсов. Именно оно представляет собой главную опасность: выходит, что для разбавления 2300 км3 сточных вод, которые сбрасывались еще в начале 1990-х гг., даже по минимуму потребовалось бы 23 тыс. км3 чистой воды, а это половина всего годового речного стока! На самом же деле устойчивый, доступный для использования сток и того меньше.
Рис. 33. Нефтяное загрязнение Мирового океана (по Ю. И. Мониной)
В Индийском океане наиболее загрязнена нефтью и нефтепродуктами та его часть, которая прилегает к Персидскому заливу – району добычи «морской нефти» и главному во всем мире району зарождения морских нефтяных грузопотоков. Из-за этих грузопотоков получают свою долю загрязнения восточное побережье Африки и прибрежные районы Южной и Юго-Восточной Азии.
В Северном Ледовитом океане нефтяное загрязнение значительно меньше, но тем не менее в некоторых морях (Гренландское, Бофорта) оно также имеет место.
Средний показатель нефтяного загрязнения Мирового океана составляет 5—10 мг/л. При более высокой концентрации многие рыбы уже не могут существовать, а их икра, равно как и личинки ракообразных и моллюсков, погибают уже при концентрации 0,01—0,1 мг/л. Остается добавить, что в Мировом океане есть и такие зоны, где подобная концентрация достигает 50—300 мг/л!
Наряду с нефтяным особую опасность для морской среды представляет радиоактивное загрязнение Мирового океана. Захоронение радиоактивных отходов на дне морей и океанов в специальных зацементированных контейнерах («каменных гробах») практиковалось на первом этапе развития атомной энергетики. Первыми так поступили США в 1946 г., а после 1949 г. их примеру последовали Великобритания, Франция, Бельгия, Швейцария, Германия, Италия, Швеция, Япония, Республика Корея, Китай и даже Новая Зеландия. При этом исходили из общего представления о безбрежности и бездонности Мирового океана, которому превращение в «ядерный могильник» не должно нанести вреда. Многие АЭС были построены непосредственно на побережье – с целью использования морской воды в качестве охладителя и для удобства сбрасывания в океан твердых и жидких отходов. Затем в водах Мирового океана стали захоранивать и отработанные ядерные отходы атомного подводного флота и других атомных морских судов.