Восстановление нитратов в анаэробных условиях осуществляет
в водоеме весьма неоднородная в физиологическом
отношении группа микроорганизмов денитрификаторов. Однако общим для них
является способность использования в
анаэробных условиях нитрат-иона в качестве
конечного акцептора электронов при окислении разных органических субстратов и молекулярного водорода:
[CH2O] + NO3-® N2 + CO2 ; [CH2O] + NO3-® NH3 + CO2.
В процессе денитрификации нитраты восстанавливаются до аммиака или молекулярного азота. В водоемах, предназначенных для водопользования,
это не страшно, в рыбохозяйственных -
нежелательно, так как это обедняет их
связанным азотом, доступным для растений и микроорганизмов. Процессу денитрификации препятствует
наличие растворенного кислорода. По наличию в водоеме азота в той или иной форме можно судить о степени
органического загрязнения вод и об интенсивности их самоочищения.
Присутствие в воде ионов аммония и нитритов часто является признаком недавнего
загрязнения, а нитрат ионов - признаком более раннего загрязнения воды.
В отличие от азота круговорот фосфора является односторонней системой с движением
из литосферы в гидросферу, а в ней - в осадки. Но при увеличении
сброса фосфор содержащих отходов воды становятся насыщенными по фосфатам и последствия этого явления до сих пор неясны из-за сложности определения
скорости гидролиза конденсированных полифосфатов.
Существенную роль в развитии евтрофикации
водоемов играет сельское хозяйство. Смываемые
с почвы и поступающие в водоемы и подземные воды минеральные удобрения и отходы животноводства нарушают природное равновесие существующих экосистем, приводят к бурному росту водорослей,
что вызывает зарастание каналов, рек,
озер, водохранилищ, особенно слабопроточных,
приводит к гибели водоемов, превращая
их в болото.
Большой вред приносят смываемые с полей,
орошаемых массивов, лесных почв пестициды, которые не поддаются биологическому
распаду и сохраняются на протяжении многих
лет в пресной и морской воде. Они вызывают гибель обитателей водоемов
на ранних стадиях развития, различные мутации и вырождение особей. Особенно опасны
хлороорганические пестициды, обладающие наибольшей способностью
накапливаться в организме гидробионтов, что может приводить к
летальному исходу. Большинство фосфороорганических пестицидов накапливаются в воде и рыбе в незначительных количествах.
Разложение пестицидов под действием микроорганизмов в донных отложениях происходит наиболее
быстро в тех случаях, когда образуются
гидрофильные метаболиты.
Сточные воды металлургических, химических, машиностроительных
и других предприятий загрязняют водоемы солями тяжелых металлов, травильными растворами, железом, цинком и другими неорганическими веществами, многие из которых являются сильнейшими
ядами. Тяжелые металлы (Pb, Hg, Zn, Cu, Cd, Ni, Co, Sn, Cr) и другие токсичные вещества прогрессивно накапливаются в пищевых
цепях, конечным звеном которых является
человек. Высокотоксичны- кадмий и цинк, содержащиеся в сбросных водах предприятий, занимающихся гальванизацией,
а также заводов по выплавке цветных металлов, где эти металлы сбрасываются вместе со свинцом и медью. Внушают опасения такие элементы, как селен, мышьяк, сурьма, ртуть и висмут. Металлическая ртуть мало токсична, в то время как метиловая ртуть - сильнейший яд. Всемирно печальную известность
приобрело отравление японцев, питавшихся рыбой из залива
Минамата, в который химический комбинат
долгие годы сбрасывал отходы, содержавшие
метиловую ртуть. Развившаяся у них болезнь, названная
«минамата», привела к заболеванию около
300 человек, из которых 59 умерло.
В организм водных животных металлы попадают в основном с пищей. Для водных
растений - через поверхность, путем непосредственного
проникновения в ткани. Токсичность металлов зависит от концентрации, продолжительности действия, температуры, насыщенности воды кислородом и других факторов. Особенности токсического
действия металлов заключаются в их универсальном влиянии
на живые организмы как обще плазматических ядов и способности
к образованию комплексов с компонентами клеток, белков, аминокислот и других радикалов. Действие тяжелых металлов обусловлено денатурирующим эффектом
на ткани, клетки, белки, заключающимся в нарушении структуры коллоидных систем, осаждении белков, в связывании и блокировании активных центров ферментов. В результате отравления тяжелыми металлами нарушается проницаемость оболочек клеток крови. Это доказано на примере действия свинца, при отравлении которым эритроциты становятся проницаемы для калия. Образующиеся при попадании в организм трудно растворимые гидроксиды, фосфаты, альбуминаты или стойкие комплексы
с тяжелыми металлами плохо всасываются из желудочно-кишечного
тракта и способны откладываться в органах
и тканях, избирательно накапливаясь в них. Например,
в почках отмечено высокое содержание ртути, в эритроцитах - свинца, хрома, мышьяка и селена.В ионизированном состоянии металлы преимущественно депонируются в костной ткани (кадмий вызывает искривление и деформацию костей, сопровождающиеся сильными болями).
Большую опасность представляют загрязнения вод радиоактивными веществами. В результате сбрасывания радиоактивных отходов повысилась радиоактивность Ирландского моря и прилегающего района
Атлантического океана, Тихоокеанского
побережья США и других районов океана.
Особым видом загрязнения водоемов является
«тепловое» загрязнение, вызываемое сбросом
в них подогретой воды, используемой для охлаждения турбин
ТЭЦ и других целей. Немаловажную проблему
создало сбрасывание в водоемы нагретых
производственных вод с температурой 35-37°С. Вследствие этого температура у мест сброса на большой площади повышается
на несколько градусов, что приводит к
гибели растительного и животного мира.
Серьезную угрозу для гидросферы таит в себе все возрастающее загрязнение
Мирового океана нефтью. По имеющимся данным, в Мировой океан
попадаетоколо1%транспортируемой нефти. Нефть и нефтепродукты попадают в моря и океаны с балластными
и промывными водами судов, во время катастроф с танкерами, при
авариях на морских нефтяных промыслах.
Источники загрязнения нефтью мировых водоемов
на начало восьмидесятых годов. Общее
количество 2 - 5 млн. тонн в год
Источник загрязнения |
В % от общего количества |
Речной сток |
41 |
Перевозка морем (аварии и нормальные
рабочие операции) |
20 |
Естественные излияния нефти со дна океана |
15 |
Сточные воды |
12 |
Добыча нефти на море |
5 |
Выпадение с атмосферными осадками |
4 |
Сток из городских районов |
3 |
Нефтеперегонные излияния нефти со дна океана |
< 1 |
Каждая тонна нефти покрывает тонкой пленкой примерно 12 квадратных километров водной
поверхности и загрязняет до миллиона
тонн морской воды. Нефтяная пленка вызывает гибель оплодотворенной
икры, нарушает процессы фотосинтеза и выделения кислорода фитопланктоном, что нарушает газообмен
между атмосферой и гидросферой. Загрязнение нефтью вызывает массовую гибель птиц и морских
млекопитающих (каланов, морских котиков
и др.). Влияние на экосистемы выражается в изменении видового состава
сообщества, снижении численности водных организмов, гибели растительности. Длительность
загрязнения нефтью береговой зоны зависит от геологических
особенностей строения берега и может
сохраняться более 10 лет.
Кроме нефти и вредных веществ, приносимых в Мировой океан загрязненными
реками, большое количество их поступает
из атмосферы. Ежегодновыпадаетдо200тысячтонн свинца,1миллионовтонн углеводородов,5тысячтонн ртути. Около половины пестицидов попадает в океан из атмосферы.
Сильно загрязнены Средиземное море,
заливы и моря Японии, многие реки во всех
странах мира. В нашей стране до опасного
уровня снизилось качество воды в низовьях Волги, Печоры, Оби и ряда других
рек.
Во многих реках концентрация вредных веществ-загрязнителей достигает
предельно допустимых величин, а в каждой
седьмой реке их концентрация превышает ПДК в 10 раз и более. В период
обработки пестицидами рисовых полей в ряде южных стран концентрация этих ядохимикатов превышает ПДК в сотни раз. Уловы осетровых,
сельдевых и других рыб в когда-то самом
продуктивном море мира - Азовском - упали
в 25 раз. Рыбу из озера Балхаш и некоторых
крупных водохранилищ становится опасным
употреблять в пищу из-за высокого уровня
загрязнения воды. В целом по стране одна треть видов рептилий
и амфибий находится на грани исчезновения.
На берегах Балтийского моря расположены
девять государств, которые вследствие
развитой промышленности оказывают непосредственное
влияние на экосистемы Балтийского региона. Уровень загрязненности
открытых районов моря нефтепродуктами повысился до 2 ПДК. В толще водыниже скачка плотности (на глубине 80 м)
присутствует сероводород. Со стороны России, Литвы, Латвии и Эстонии
в 1989 году в бассейн моря сбрасывалось
3,616 миллионов кубических метров загрязненных
сточных вод, с которыми поступало 58,3 тысяч тонн азота, 353 тысячи тонн органических веществ, 375 тонн цинка, 42 тонны свинца, 167 тонн соединений меди и т.д.
Среди наиболее активных загрязнителей
моря - объекты жилищно-коммунального
хозяйства. В промышленной сфере особое
внимание требует природоохранная деятельность
предприятий целлюлозно-бумажной промышленности.
Всего таких предприятий в регионе насчитывается
14. Их удельный вес в общей нагрузке загрязнений, например
по органическим соединениям, составляет более 20%.
К наиболее «неблагополучным» районам
по химическим показателям и напряженному
кислородному режиму относятся Невская
губа (марганец, медь, хлороорганические пестициды - ХОП), акватории портов (ХОП, фенолы, тяжелые металлы, дефицит кислорода), устьевые районы рек Лиелупе и Преголи
(фенолы, дефицит кислорода) и Куршский залив (фенолы).В Вислинском и Куршском заливах среднегодовые концентрации нефтяных углеводородов составляли 1-2 ПДК, а фенолов - 3-7 ПДК. До 220-250 тысяч тонн в год сократились
уловы в Балтийском море. В справке об
экологической обстановке в городе Калининграде
(по данным EKAT, 1996) отмечается ухудшение
экологической ситуации водных объектов
города. Основной водный объект города
река Преголя является главным источником
питьевой воды. Высокий уровень поверхностного загрязнения
реки происходит за счет легкокисляемой
органики хозяйственно-бытовых и фекальных
стоков. Дно реки покрыто многометровым
слоем мертвых отложений. Содержание органических
загрязнений, особенно в летний период,
превышает ПДК. Содержание растворенного кислорода в черте города часто находится в критических
пределах. В реку попадают соли тяжелых металлов с промышленных предприятий. Состояние
мелких водоемов (озера, речки, ручьи) в
городе крайне неудовлетворительно, они
практически превратились в сточные канавы,
через которые в реку Преголю сбрасываются
необеззараженные сточные воды. Вода в водоемах мутная, темного цвета, со
специфическим запахом. В периоды производимых
западным ветром нагонных явлений качество воды, поступающей из Преголи для водопроводной
очистки, не отвечает требованиям ГОСТа.
Заключение
Загрязнение водных систем представляет
большую опасность, чем загрязнение атмосферы, так как процессы самоочищения в водной
среде протекают медленее, чем в воздухе. Кроме того, источники загрязнения водной
среды более разнообразны и процессы,
протекающие в ней, более чувствительны,
чем те, которые протекают в атмосфере.
Для уменьшения степени загрязнения
природных вод сточными водами в соответствии с «Правилами охраны поверхностных вод от загрязнений» качество воды водоема после сброса в него сточных вод должно соответствовать определенным
требованиям. Количество растворенного
в воде кислорода - не менее 4 мг/л. БПКполн. при 20°С - не выше
3 мг/л. Содержание взвешенных веществ не должно увеличиваться более чем на
0,25 и на 0,75 мг/л для водоемов рыбохозяйственного
и хозяйственно-бытового водопользования
соответственно. Минеральный осадок -
не более 1000 мг/л, в том числе хлориды - 350 мг/л, сульфаты - 500 мг/л. Запахи и привкусы должны отсутствовать.
Кислотность воды (рН) - в диапазоне от 6,5 до 8,5. На поверхности воды не должно быть плавающих примесей, пленок,
пятен масел, нефтепродуктов. В воде не должны содержаться ядовитые вещества в концентрациях, оказывающих вредное воздействие на
людей и животных. Категорически запрещается
сбрасывать в водоемы радиоактивные сточные воды. Выполнение этих требований обязательно
для проектировщиков, строителей и эксплуатационников.
Правила ориентируют на преимущественное
сокращение объемов сточных вод с вредными примесями путем внедрения
прогрессивных технологий и водооборотных
циклов.
Список использованной литературы
- Богдановский Г.А. Химическая экология. М.: Изд – во Моск.
Ун – та, 1994. 237с
2.Реймерс Н. Ф. Экология М.:«Россия Молодая», 1994. 368 с.
3.Панин М.С. Химическая
экология: Учеб. Пособие. М.: Изд – во МГУ,
1994. 237 с.