47. Антропогенное загрязнение гидросферы.

В своем нескончаемом кругообороте вода то захватывает и переносит множество растворённых или взвешенных веществ, то очищается от них. Многие из примесей в воде являются природными и попадают туда вместе с дождём или грунтовыми водами. Тот же путь проходят и некоторые из загрязняющих веществ, связанных с деятельностью человека.

Под загрязнением водоёмов понимают снижение их биосферных функций и экологического значения в результате поступления в них вредных веществ.

Загрязнение вод проявляется в изменении физических и органолептических свойств (нарушение прозрачности, окраски, запахов, вкуса), увеличение содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжёлых металлов, сокращении растворенного в воде кислорода воздуха, появлении радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и других загрязнителей.

Установлено, что загрязнения вод могут вызывать более 400 видов веществ. В случае превышения допустимой нормы хотя бы по одному из трёх показателей вредности:

- санитарно-токсическому;

- общесанитарному;

- органолептическому, вода считается загрязнённой.

Загрязнители различают на:

- химические – сточными водами промышленных предприятий, бытовыми сточными водами, продуктами разложения мусорных свалок, минеральными удобреними, пестицидами;

- бактериальные – бытовыми сточными водами, сточными водами с животноводческих ферм, органическими удобрениями при неправильном их использовании, мусорными свалками;

- механические;

- тепловые – сбросами воды с тепловых и атомных электростанций;

- радиоактивные – сбросами воды с атомных электростанций, захоронениями радиоактивных отходов, в следствии аварий на предприятиях и атомных электростанциях.

Наиболее часто встречается химическое и бактериальное (биологическое) загрязнение, реже наблюдается радиоактивное, механическое, тепловое загрязнение.

Стадиями загрязнения природных вод являются:

- начальная, когда концентрация загрязняющих веществ в воде не приводит к негативным изменениям её свойств. Изменения находятся в пределах норм, определённых государственными стандартами, вода пригодна для использования, но наличие вредных веществ указывает на наличие источника загрязнения;

- опасная стадия, когда концентрация загрязняющих веществ в воде выше предельно допустимых (ПДК), что приводит к негативным патогенным изменениям свойств воды.

Среди химических загрязнителей к наиболее распространённым относят нефть и нефтепродукты, синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ), пестициды, тяжёлые металлы, диоксины и др.

Химическое загрязнение – наиболее распространённое стойкое и далеко распространяющееся.

Оно может быть:

- органическими (фенолы, нефтеносные кислоты, пестициды и др.);

- неорганическими (соли, кислоты, щёлочи);

- токсичными (мышьяк, соединении ртути, свинца, кадмия и др.);

- нетоксичными.

При осаждении на дно водоёмов или при фильтрации в пласте вредные химические вещества сорбируются частицами пород, окисляются и восстанавливаются, выпадают в осадок, и т.д., однако, как правило, полного очищения загрязнённых вод не происходит. Очаг химического заражения подземных вод и сильно проницаемых грунтах может распространяться до 10 км. и более.

Бактериальное загрязнение выражается в появлении в воде патогенных бактерий, вирусов (до 700 видов), простейших, грибов и др. Этот вид загрязнений носит временный характер.

Механическое загрязнение характеризуется попаданием в воду различных механических примесей (песок, шлам, ил и др.). Механические примеси могут значительно ухудшить органолептические показатели вод.

Применительно к поверхностным водам выделяют ещё их загрязнение (а точнее засорение) твёрдыми отходами (мусором), остатками лесосплава, промышленными и бытовыми отходами, которые ухудшают качество вод, отрицательно влияют на условия обитания рыб, состояние экосистем.

Пути загрязнения водного пространства.

1.Загрязнения гидросферы в результате сброса в реки, озёра, и моря промышленных, сельскохозяйственных и бытовых сточных вод.

В местах большого скопления людей и животных природной чистой воды обычно не хватает, особенно если её используют для сбора нечистот и переноса подальше от населённых пунктов.

Если нечистот в почву попадает немного, почвенные организмы перерабатывают их, заново используя питательные вещества, и в соседние водотоки просачивается уже чистая вода. Но если нечистоты попадают сразу в воду, они гниют, и на их окисление расходуется кислород. Создаётся так называемая биохимическая потребность в кислороде. Чем выше эта потребность, тем меньше кислорода остаётся в воде для живых микроорганизмов, особенно рыб и водорослей. Иногда из-за недостатка кислорода гибнет всё живое. Вода становится биологически мёртвой – в не остаются только анаэробные бактерии; она процветает без кислорода и в процессе своей жизнедеятельности выделяют сероводород – ядовитый газ со специфическим запахом тухлых яиц. И без того безжизненная вода приобретает гнилостный запах и становится совсем непригодной для человека и животных.

Подобное может произойти и при избытке в воде таких веществ, как нитраты и фосфаты; они попадают в воду из сельскохозяйственных удобрений на полях или из сточных вод, загрязнённых моющими средствами. Эти биогенные вещества стимулируют рост водорослей, которые начинают потреблять много кислорода, а когда его становится недостаточно, они гибнут.

В природных условиях озеро, прежде чем заилиться и исчезнуть, существует около 20 тыс. лет. Избыток биогенных веществ ускоряет процесс старения, или интрофикацию, и уменьшает срок жизни озера.

В последние годы на экологические системы обрушилось огромное количество абсолютно чужеродных веществ, от которых они не знают защиты. Металлы и химикалии из промышленных сточных вод сумели проникнуть в пищевую цепь водной системы что может иметь непредсказуемые последствия для окружающей среды в целом и для человека в частности. Виды, стоящие в начале пищевой цепи, могут накапливать эти вещества в опасных концентрациях и становиться ещё более уязвимыми для других вредных воздействий.

К числу сильно загрязнённых относятся многие реки, в том числе Днепр, Днестр и др. Растёт загрязнение Мирового океана, при этом наиболее загрязнены внутренние моря.

2.Загрязнение воды с тепловых электростанций.

Тепловое загрязнение связано с повышением температуры вод в результате их смешивания с более нагретыми поверхностями или технологическими водами.

При повышении температуры воды происходит изменение газового и химического состава в водах, что ведёт к ведёт к размножению анаэробных бактерий, роста гидробионтов и выделению ядовитых газов – сероводорода, метана. Одновременно происходит «цветение» воды, а также ускорение развития микрофлоры и микрофауны, что способствует развитию других видов загрязнения. По существующим санитарным нормам температура водоёма не должна превышать более чем на 3 С летом и 5 С зимой, а тепловая нагрузка на водоём не должна превышать 12-17 кДж/м .

В тёплой воде кислород хуже растворяется, чем в холодной. Понижение содержания кислорода препятствует развитию одних живых видов и даёт преимущество другим.

Но эти новые, теплолюбивые виды тоже сильно страдают, как только прекращается подогрев воды.

Органические отбросы, биогенные вещества, и тепло становится помехой для нормального развития пресноводных экологических систем только тогда, когда они перегружают эти системы.

3.Загрязнение открытых водоёмов и подземных вод через почву.

Повсеместно растущее загрязнение поверхности вод происходит в связи с поступлением в них смытых с полей удобрений и пестицидов.

В настоящее время пестициды широко используются в сельском и лесном хозяйстве для регулирования роста растений и защиты их от различных вредителей и болезней,

Удаления сорной растительности, защиты животных от паразитов, уничтожения переносчиков инфекционных заболеваний человека и животных и других целей. В воду пестициды попадают со стоками предприятий, которые производят, хранят и используют пестициды, а также в результате смыва с полей. Пестициды находят в морях, реках, озёрах и даже в артезианских колодцах. Под воздействием света, воздуха, микроорганизмов и воды пестициды разлагаются. Но иногда продукты распада бывают более токсичными, чем сам пестицид.

В первую очередь загрязнению подвержены грунтовые воды – первые от поверхности незащищённые горизонты подземных вод, и только воды глубоко залегающих защищённых водоносных горизонтов в целом сохраняют состав, близкий к естественному.

4.Загрязнение воды в результате процессов разложения отходов на бытовых свалках.

Многочисленные свалки, расположенные в сельской (обычно пригородной) местности, в результате гниения бытовых отходов загрязняют почву, а через неё – подземные воды. При этом имеет место загрязнение подземных вод солями тяжёлых металлов, патогенной микрофлорой, яйцами гельминтов и токсичными веществами.

При заражении водного пространства через почву возникают те же проблемы и действуют те же загрязняющие факторы, что и при загрязнении почвы.

5.Загрязнение водного пространства в результате аэрозольных выбросов промышленности и транспорта.

Одна из основных глобальных проблем современности и обозримого будущего – это проблема возрастающей кислотности атмосферных осадков.

Многие химические соединения, попавшие в атмосферу в результате работы предприятий и эксплуатации автотранспорта, затем растворяются в капельках атмосферной влаги, образуя при этом кислотные дожди и дожди с другими вредными примесями, а с осадками выпадают в открытые водоёмы, а через почву – в подземные воды.

Кислотные дожди вызывают не только подкисление поверхностных вод и верхних горизонтов почв. Кислотность с нисходящими потоками воды распространяется на весь почвенный профиль и вызывает значительное подкисление грунтовых вод. Кислотные дожди возникают в результате хозяйственной деятельности человека, сопровождающейся эмиссией колоссальных количеств оксидов серы, азота, углерода.

Эти оксиды поступают а атмосферу, переносятся на большие расстояния, взаимодействуют с водой и превращаются в растворы: смеси сернистой, серной, азотной и угольной кислот, которые выпадают в виде «кислотных дождей» на сушу, взаимодействуя с растениями, почвами, водами.

Главным источником загрязнения в атмосфере является сжигание сланцев, нефти, углей, газа в индустрии, в сельском хозяйстве, в быту. Хозяйственная деятельность человека почти вдвое увеличила поступление в атмосферу оксидов серы, азота, углерода, сероводорода. Естественно,

что это сказалось на повышение кислотности атмосферных осадков, наземных и грунтовых вод.

Тяжёлые металлы (ртуть, свинец, кадмий, цинк, медь, мышьяк) относятся к числу распространённых и весьма токсичных загрязняющих веществ. Они широко применяются в различных промышленных производствах, поэтому, несмотря на очистные мероприятия, содержание соединений тяжёлых металлов в промышленных сточных водах довольно высоко. Большее массы этих соединений поступают через атмосферу. Для морских биоценозов наиболее опасны ртуть, свинец и кадмий. Ртуть переносится в океан с материковым стоком и через атмосферу.

6.Радиоактивное загрязнение водного пространства.

Весьма опасно содержание в воде, даже при очень малых концентрациях, радиоактивных веществ. Наиболее вредны «долгоживущие» радиоактивные элементы, обладающие повышенной способностью к передвижению в воде (стронций – 90, уран, радий – 226, цезий и др.). Радиоактивные элементы попадают в поверхностные водоёмы при сбрасывании в них радиоактивных отходов, захоронении отходов на дне и др. В подземные воды уран, стронций и другие элементы поступают как в результате выпадения их на поверхность земли в виде радиоактивных продуктов и отходов и последующего просачивания вглубь Земли вместе с атмосферными водами, так и в результате взаимодействия подземных вод с радиоактивными горными породами.

Многие страны, имеющие выход к морю, производят морские захоронения различных материалов и веществ (демпинг), в частности грунта, вынутого при дноуглубительных работах, бурового шлака, отходов промышленности, строительного мусора, твердых отходов, взрывчатых и химических веществ, радиоактивных отходов.

Объём захоронения составил около 10% от всей массы загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан.

Основанием для демпинга в море служит возможность морской среды к переработке большого количества органических и неорганических веществ без особого ущерба для воды. Однако эта способность небеспредельна.

Поэтому демпинг рассматривается как вынужденная мера, временная дань общества несовершенству технологии.

Сброс радиоактивных материалов демпинга на дно приводит к гибели и мутации рыб и морских животных.

У выживших рыб, моллюсков и ракообразных сокращается скорость роста. Нередко изменяется видовой состав данного сообщества.

При организации системы контроля за сбросами радиоактивных в море решающее значение имеет определение районов демпинга, динамики загрязнения морской воды и донных отложений. Для выявления возможных объёмов сброса в море необходимо производить расчёты толщины контейнеров, выбор материала для контейнера, а также выбор места захоронения.

7.Загрязнение водного пространства нефтепродуктами.

Тысячи и десятки тысяч тонн нефти и нефтепродуктов ежегодно попадают в водное пространство Земного шара.

Танкеры и супертанкеры, перевозящие нефть и нефтепродукты, терпят бедствия в океане, нанося ему огромный вред. Но гораздо губительные ставшие уже привычными повседневные сбросы нефти и нефтепродуктов в водное пространство. Нефть, расплываясь тонкой плёнкой (до 0,001мм),препятствует воздухообмену между воздухом и воздушным пространством, что приводит к гибели планктона Мирового океана, водорослей, а также рыб и животных. Попадая на шкуру морских животных и оперение водоплавающих птиц, нефть разъедает жировую плёнку, в результате чего птицы и животные гибнут от холода. Повышенное содержание нефти в воде может вызывать генетические изменения в организме растений, рыб, животных, простейших микроорганизмов, а также к гибели их молодняка. Изменяются состав и структура морских сообществ, морские и речные обитатели вымирают, нарушается равновесие в экосистемах.

Употребление загрязнённой воды может вызывать инфекционные заболевания, в том числе и такие опасные желудочно-кишечные вирусные заболевания, как холера, дизентерия и пр., а также гепатиты А и В, которые приводят к патологическим изменениям печени и других органов.

По данным ВОЗ, более 300 млн.человек страдают заболеваниями, связанными с употреблением инфицированной воды, каждая четвёртая больничная койка занята больными кишечными инфекциями (холерой, брюшным тифом, дизентерией, вирусными гепатитами).

Длительное потребление воды, загрязнённой нитратами, пестицидами и радионуклидами, может привести к тяжёлому поражению почек, печени, вызывать отек лёгких, сердечную недостаточность, привести к возникновению злокачественных новообразований, мутациям в организме.