Антропогенна евтрофікація внутрішніх водоймищ. Причини, механізм, наслідки, шляхи подолання

   Ізотоп  ¹³¹I концентрується в щитовидній залозі й, випромінюючи b -промені, вражає неї. Ізотоп ⁹⁰Sr і його дочірній радіоактивний продукт ⁹⁰Y накопичуються в клітках кісткового мозку й руйнують їх, ¹³⁷Cs легко проникає в клітки тіла, приводячи до досить рівномірного опромінення всього організму.

   До  змісту радіоізотопів у воді водойм пред'являються надзвичайно тверді вимоги. Наприклад, для ⁹⁰Sr у воді ПДК=3Ч 10^-11 Ки/л, або в перерахуванні на масові одиниці 1.5Ч 10^-10 мг/л. ПДК інших радіоактивних ізотопів перебувають у межах 10^-8-10^-11 Ки/л.

   Скидання  у водойми стічних вод, що містять  радіоактивні речовини, зовсім не допустимо.  Очищення води від цих забруднювачів  неможливі без знання їхнього  поводження у водному середовищі.

   Ріст  населення, розширення старих і виникнення нових міст значно збільшили надходження побутових стоків у внутрішні водойми. Ці стоки стали джерелом забруднення рік й озер хвороботворними бактеріями й гельмінтами. У ще більшому ступені забруднюють водойми миючі синтетичні засоби, широко використовувані в побуті. Вони знаходять широке  застосування також у промисловості й сільському господарстві. хімічні речовини, Що Втримуються в них, надходячи зі стічними водами в ріки й озера, значно впливають на біологічний і фізичний режим водойм. У результаті знижується здатність вод до насичення киснем, паралізується діяльність бактерій, минерализующих органічні речовини.

   Викликає  серйозне занепокоєння забруднення  водойм пестицидами й мінеральними добривами, які попадають із полів  разом зі струменями дощової й поталої води. У результаті досліджень, наприклад, доведено, що інсектициди, що втримуються у воді у вигляді суспензій, розчиняються в нафтопродуктах, якими забруднені ріки й озера. Ця взаємодія приводить до значного ослаблення окисних функцій водяних рослин.     Потрапляючи у водойми, пестициди накопичуються в планктоні, бентосі, рибі, а по ланцюжку харчування попадають в організм людини, діючи негативно як на окремі органи, так і на організм у цілому.

   У зв'язку з інтенсифікацією тваринництва усе більше дають про себе знати стоки підприємств даної галузі сільського господарства.

   Стічні  води, що містять рослинні волокна, тваринні й рослинні жири, фекальну масу, залишки плодів й овочів, відходи  шкіряної й целюлозно-паперової  промисловості, цукрових і пивоварних заводів, підприємств мясомолочной, консервної й кондитерської промисловості, є причиною органічних забруднень водойм.

   У стічних  водах звичайно близько 60% речовин  органічного походження, до цієї ж  категорії органічних ставляться біологічні (бактерії, віруси, гриби, водорості) забруднення в комунально-побутових, медико-санітарних водах і відходах шкіряних і шерстомойных підприємств.

   Серйозною екологічною проблемою є те, що звичайним способом використання води для поглинання тепла на теплових електростанціях є пряме прокачування прісної озерної або річкової води через охолоджувач і потім повернення її в природні водойми без попереднього охолодження. Для електростанції потужністю 1000 Мвт потрібне озеро площею 810 га, глибиною близько 8,7 м.

   Електростанції  можуть підвищувати температуру води в порівнянні з навколишньої на 5-15 С. У природних умовах при повільних підвищеннях або зниженнях температур риби й інших водних організмів поступово пристосовуються до змін температури навколишнього середовища. Але якщо в результаті скидання в ріки й озера гарячих стоків із промислових підприємств швидко встановлюється новий температурний режим, часу для акліматизації не вистачає, живі організми одержують тепловий шок і гинуть.

   Тепловий  шок - це крайній результат теплового забруднення. Результатом скидання у водойми нагрітих стоків можуть бути інші, більше підступні наслідки. Одним з них є вплив на процеси обміну речовин.

   У результаті підвищення температури води зміст  у ній кисню падає, тоді як потреба  в ньому живих організмів зростає. Зросла потреба в кисні, його недостача викликають жорстокий фізіологічний стрес і навіть смерть. Штучне підігрівання води може істотно змінити й поводження риб - викликати несвоєчасний нерест, порушити міграцію

   Підвищення  температури води здатно порушити структуру рослинного миру водойм. Характерні для холодної води водорості заміняються більше теплолюбними й, нарешті, при високих температурах повністю ними витісняються, при цьому виникають доброчинні умови для масового розвитку у водоймищах синьо-зелених водоростей - так називаного “цвітіння води”. Всі перераховані вище наслідки теплового забруднення водойм завдають величезної шкоди природним экосистемам і приводять до пагубної зміни середовища перебування людини. Збитки, що утворилися в результаті теплового забруднення, можна розділити на: - економічні (втрати внаслідок зниження продуктивності водойм, витрати на ліквідацію наслідків від забруднення); соціальні (эстетический збиток від деградації ландшафтів); екологічні (необоротні руйнування унікальних экосистем, зникнення видів, генетичний збиток).

   Забруднюються ріки й під час сплаву, при гідроенергетичному будівництві, а з початком навігаційного  періоду збільшується забруднення  судами річкового флоту.

   Світове господарство скидає в рік 1500 куб. км стічних вод різного ступеня очищення, які вимагають 50-100-кратного розведення для додання їм природних властивостей і подальшого очищення в біосфері. При цьому не враховуються води сільськогосподарських виробництв. Світовий річковий стік ( 37,5-45 тис. куб. км у рік) недостатній для необхідного розведення стічних вод. Таким чином, у результаті промислової діяльності прісна вода перестала бути поновлюваним ресурсом.

   Розглянемо  послідовно забруднення океанів, морів, рік й озер, а також методи очищення стічних вод.

   Пестициди

   Щорічно в навколишнє середовище вводиться 2 млн. т пестицидів (хлорорганические й фосфорорганические з'єднання, похідні  карбаматов, хлорфенксикислот) . Навіть дуже малі концентрації пестицидів токсичні й надають воді неприємні привкусы й заходи. Багато хто з них руйнуються дуже повільно (іноді в плині декількох років) . Часто продукти розпаду пестицидів досить стійки й також можуть робити токсична дія.

   Оскільки  значна частина стійких забруднювачів надходить у водойми із промисловими, сільськогосподарськими й побутовими стічними водами, то очищення й повторне використання цих вод мають велике екологічне значення й здійснюються в багатьох країнах. У зв'язку з малими концентраціями стійких органічних речовин у стічних водах й їх переважної олеофильностью найбільше застосування знаходять методи очищення, засновані на сорбції на природних іонітах (глинисті мінерали й цеоліти) , синтетичних макропористих іонітах й активних вугіллях.

   Важкі метали

   До  стійких хімічних забруднювачів  кумулятивної дії зі специфічними токсичними властивостями ставляться й важкі  метали. Трійку найбільше екологічно небезпечних важких металів становлять свинець, ртуть і кадмій. Більше 35 видів металів витягається в  складі руд і хімічного палива з надр Землі на її поверхню.

   У процесі  переробки руд, спалювання енергоносіїв, споживання важких металів величезні  їхні кількості надходять в атмосферу  й водойми у вигляді відходів.

   Наприклад, у Світовий океан з атмосфери  щорічно надходить 200 тис. т свинцю. А антропогенне нагромадження ртуті в біосфері (головним чином у гідросфері) до теперішнього часу оцінюється в 1 млн. т. Втрати кадмію в біосферу становить 5 тис. т/рік.

   Надходячи у водне середовище, важкі метали вступають у взаємодію з іншими компонентами середовища, образуя гидратированные іони, оксигидраты, іонні пари, комплексні неорганічні й органічні сполуки. Конкретна форма існування металів залежить від їхньої природи, природи іонів і молекул, що конкурують за місце лиганда, p, температури й ионности середовища.

   Багато  важких металів утворять так називані синергетические суміші, які роблять  на водні організми токсичний  вплив, що значно перевищує суму дій  окремих компонентів.

   Поводження  важких металів у реальних середовищах складно й малоисследовано. Разом з тим їхнє нагромадження в живій природі викликає серйозне занепокоєння в усім світі. Тому надходження важких металів в атмосферу, водойми й на землеробські поля повинне бути припинене й узято під строгий контроль. Всі джерела важких металів можуть бути ліквідовані шляхом організації на підприємствах систем очищення й повторного використання стічних вод.

   Біогенні  речовини

   Особливу  небезпеку представляють з'єднання  азоту й фосфору, у більших  кількостях попадающие у водойми з побутовими промисловими стічними водами, з атмосфери (оксиди азоту) , а також внаслідок вимивання мінеральних й органічних добрив із ґрунту. У Результаті змиву добрив у водойми миру щорічно надходить від 3 до 6 млн. т P₂O₅.

   Потрапляючи у водойми, біогенні елементи стимулюють розвиток синьо-зелених водоростей. Відбувається эвтрофикация (цвітіння) водойм. Внаслідок масового гниття водоростей у воді з'являються сірководень, меркаптани, феноли й інші токсичні продукы, зникає кисень, вода стає мертвою.

   Неорганічні солі

   Окрему  групу хімічних забруднювачів становлять неорганічні солі. Незважаючи на малу токсичність багатьох розчинних  солей, все зростаюче нагромадження  їх у природних прісних водах  викликає ряд серйозних економічних  й екологічних проблем: збільшення витрат на водоподготовку на електростанціях і промислових підприємствах, зменшення запасів прісної води, придатної для поливу сільськогосподарських угідь, погіршення умов нересту риб, погіршення якості питної води й т.д. Основними джерелами надходження солей у водойми є дренажні сільськогосподарські води, промислові стічні води, у тому числі продувні води систем водопостачання, регенераційні розчини й промивні води установок водоподготовки електростанцій й ін. У зв'язку із цим опріснення дренажних вод, знесолення продувних, поверхневих, промивних, рудничних й інших стічних вод у промисловості, створення безстічних схем водоподготовки й замкнутих водооборотных систем зі знесоленням подпиточной води є ефективними рішеннями даної проблеми, у реалізації яких головна роль належить іонному обміну й электродиализу.

   Зміна якості природних вод внаслідок  антропогенного забруднення.

   Можна виділити наступні найбільш очевидні тенденції в зміні якості природних  вод під впливом господарської  діяльності людей:

1. Знижується рн прісних вод у результаті їхнього забруднення сарною й азотної кислотами з атмосфери, збільшується зміст у них сульфатів і нітратів.
2. Подкисленные дощові води, стікаючи по поверхні суши й просочуючись у нижні шари ґрунту, краще розчиняють карбонатні й інші породи, що викликає збільшення змісту іонів кальцію, магнію, кремнію в підземних і річкових водах.
3. Підвищується зміст у природних водах фосфатів (>0.1 мг/л) , нітратів, нітритів й амонійного азоту.
4. Підвищується зміст у природних водах іонів важких металів, насамперед свинцю, кадмію, ртуті, миш'яку й цинку.
5. Підвищується зміст солей у поверхневих і підземних водах у результаті їхнього надходження зі стічними водами, з атмосфери за рахунок змиву твердих витрат. Наприклад, солевміст багатьох рік щорічно підвищується на 30-50 мг/л і більше. З 1000 т міських відходів у ґрунтові води попадає до 8 т розчинних солей.
6. Збільшується зміст у водах органічних сполук, насамперед біологічних стійких, у тому числі синтетичних УПАВШИ, гетероорганических з'єднань (пестицидів і продуктів їхнього розпаду) і інших токсичних, канцерогенних і мутагенних речовин.
7. Катастрофічно знижується зміст кисню в природних водах, насамперед у результаті підвищення його витрати на окисні процеси, пов'язані з эвтрофикацией водойм, з мінералізацією органічних сполук, а також внаслідок забруднення поверхні водойм гідрофобними речовинами й скорочення доступу кисню з атмосфери. У відсутності кисню у воді розвиваються відбудовні процеси, зокрема сульфати відновлюються до сірководню.
8. Існує потенційна небезпека забруднення природних вод радіоактивними ізотопами хімічних елементів.

   Важливість  розвитку даного наукового напрямку визначається роллю, що виконує вода в житті людини й біосфери. Для  більшості живого правильним буде твердження: немає води - немає життя.   

   1. Визначення концентрацій шкідливих речовин у повітрі