Экологические проблемы Азовского моря

Экологические проблемы Азовского  моря.  
 
Азовское море - уникальный природный объект. Важность сохранения его в чистом виде очевидна. Каждый из нас понимает, что наше море является источником как материального, так и духовного богатства. 
Урбанизация и индустриализация создают новые проблемы сохранения чистой воды. Неочищенные или плохо очищенные стоки городов сбрасываются в водоемы. Обеспеченность очистными сооружениями еще отстает от развития промышленности. В отличие от бытовых сточных вод промышленные стоки значительно различаются по своему составу. Они содержат кислоты, щелочи, масла и другие органические и неорганические соединения. Ряд промышленных стоков могут содержать яды, синтетические и радиоактивные вещества. 
 
Поверхностные стоки могут загрязнять реки различными ядохимикатами, вымытыми с сельскохозяйственных полей, а это, в свою очередь, приводит к усилению роста водорослей. Но самым большим злом, которое наносят стоки, является угроза здоровью населения. И этот чрезвычайно важный фактор заставляет принимать весьма серьезные меры по эффективной очистке бытовых и промышленных сточных вод.  
 
Известно, что природная вода, загрязненная сбросами промышленности и коммунального хозяйства, совершенно неприемлема для водоснабжения населения в результате содержания в ней целого ряда веществ, которые отрицательно сказываются на здоровье человека и могут послужить причиной возникновения различного рода инфекционных заболеваний. 
 
Научные суждения по этому вопросу имеют длинную историю. Так, еще Гиппократ по органолептическим данным (запах, вкус, цвет, мутность) отличал "здоровую" воду от "нездоровой". Современная наука о воде весьма многогранна и сложна. 
 
Загрязнение водоемов наносит большой ущерб народному хозяйству не только потому, что невозможно их использовать для питьевых и культурно-бытовых целей, но и потому , что отходы промышленности, загрязняющие водоемы, далеко не всегда являются неизбежными потерями. К сожалению, весьма редко содержащиеся в сточных водах производственные отходы используются в качестве ценного промышленного сырья. В связи с этим приходится строить сложнейшие сооружения для очистки открытых водоемов, которые используются как питьевые. 
Наиболее тяжелы по своим санитарным последствиям загрязнения водоемов, возникающие при спуске неочищенных сточных вод. Их обезвреживание является важнейшей не только гигиенической, но и народнохозяйственной проблемой. 
 
1. Загрязнение рек, озер, морей и даже океанов происходит с нарастающей скоростью. Основными источниками загрязнения природных вод являются: атмосферные воды, несущие массы вымываемых из воздуха поллютантов (загрязнителей) промышленного происхождения, а также городские и промышленные сточные воды. Сточная вода - это вода, бывшая в бытовом, промышленном или сельскохозяйственном употреблении, а также прошедшая через какую-либо загрязненную территорию. В зависимости от условий образования сточные воды делятся на бытовые и хозяйственно-фекальные (БСВ), атмосферные (АСВ) и промышленные (ПСВ). Промышленные сточные воды образуются в самых разнообразных отраслях производства. Причем, с развитием промышленности и увеличением потребления воды растет и количество жидких отходов. Сточные воды основных производств(металлургическая промышленность, энергетическое машиностроение, морское приборостроение, тяжелое машиностроение и др.) содержат разнообразные загрязнители: нефтепродукты, СПАВ, фенолы и другие органические соединения, тяжелые металлы, цианиды, аммонийный азот, взвешенные веществ. 
В общем же классификацию химических загрязнителей можно произвести так: 
1) биологически нестойкие органические соединения 
2) малотоксичные неорганические соли 
3) нефтепродукты 
4) биогенные соединения 
5) вещества со специфическими токсичными свойствами, в том числе тяжелые металлы, биологически жесткие неразлагающиеся органические синтетические соединения. 
 
2. Конечно, если количество сточных вод и содержащихся в них вредных примесей невелико, для их очистки вполне достаточно естественных процессов седиментации и бактериального окисления. При сбросе же больших объемов сточных вод, количество которых превышает "пороговый уровень" для данной экосистемы, естественные процессы оказываются не в состоянии регулировать систему и экологическая структура в той или иной мере нарушается в зависимости относительной концентрации веществ. Что приводит к разным нежелательным последствиям. Так, конечное загрязнение Мирового океана, "легких планеты", несомненно приведет к гибели человечества. Поэтому необходимость очистки водного бассейна очевидна. Но, прежде всего, мы должны избежать или хотя бы приостановить текущие загрязнения. Для этого необходима очистка сточных вод от загрязнителей. 
В настоящее время существует несколько методов очистки:  
1. Механический метод. 
Применяется для отделения твердых нерастворимых примесей . Для этой цели используют процеживание, отстаивание, фильтрацию, удаление взвешенных частиц под действием центробежных сил и отжимания. 
2. Химические методы. 
Используются для удаления из сточных вод растворимых примесей. Методы связаны с использованием реагентов, превращающих вредные примеси либо в малотоксичные, либо в малорастворимые. К химическим методам относятся нейтрализация, окисление и восстановление, удаление ионов тяжелых металлов. 
3. Физико - химические методы. 
С помощью их производится удаление из сточных вод суспендированных и эмульгированных примесей, а также растворенных органических и неорганических веществ. Основные способы: коагуляция и флокуляция, флотация, адсорбция, ионный обмен, экстракция, обратный осмос и ультрафильтрация, десорбция, дезодорация, дегазация и электрониохимические методы. 
4. Термический метод. 
Используется для удаления из сточных вод минеральных солей (образованных Ca, Mg и другими металлами) и органических веществ. К ним относятся: концентрирование сточных вод с последующим выделением растворимых веществ, окисление органических веществ в присутствии катализаторов при атмосферном или повышенном давлении, жидкофазное окисление органических веществ и огневое обезвреживание. 
5. Биохимические методы. 
Применяются для очистки сточных вод от многих растворенных органических и некоторых неорганических веществ. Процесс очистки основан на способности микроорганизмов и некоторых растений использовать эти вещества для питания в процессе жизнедеятельности - органические вещества для микроорганизмов являются источником углерода. Различают 2 стадии процесса очистки, протекающие с различной скоростью: 
- адсорбцию из сточных вод тонкодисперсной и растворенной примеси органических и неорганических веществ поверхностью тела микроорганизмов 
-разрушение адсорбированных веществ внутри клетки микроорганизмов при протекающих в ней химических процессов. 
 
Для установления возможности подачи промышленных сточных вод на биохимические сооружения устанавливают максимальные концентрации токсичных веществ, которые не влияют на процессы биохимического окисления и на работу очистных сооружений. Причем необходимо, чтобы сточные воды не содержали ядовитых веществ и примесей солей тяжелых металлов. 
Для неорганических веществ, которые практически не поддаются окислению, также устанавливают максимальные концентрации, при превышении которых воды нельзя подвергать биохимической очистке. 
Биохимическое очищение возможно как в искусственных ( аэротэнки, биофильтры), так и в естественных ( поля орошения, фильтрации, биологические пруды) условиях. 
Известны аэробные и анаэробные методы биохимической очистки сточных вод. Аэробный метод основан на использовании аэробных групп организмов, для жизнедеятельности которых необходим постоянный приток кислорода и температура 20-40 С. При изменении кислородного и температурного режима состав и число микроорганизмов меняются. При аэробной очистке микроорганизмы культивируются в активном иле или биопленке. Анаэробные методы очистки протекают без доступа кислорода; их используют главным образом для обезвреживания осадков. Аэробные процессы протекают в аэротэнках и биофильтрах. Аэротенк - смеситель с рассредоточенным выпуском сточных вод; резервуар, наполненный активным илом ( активный ил - коллоидная масса минерального и органического состава, богатая микроорганизмами. Активный ил состоит из живых организмов и твердого субстрата. Скопления бактерий в активном иле окружены слизистым слоем (капсулами). Такие скопления называются зооглеями. Бактерии, лишенные слизистого слоя, с меньшей скоростью окисляют загрязнения. Активный ил представляет собой амфотерную коллоидную систему, при рН=4-9 имеющую отрицательный заряд. В активном иле находятся микроорганизмы различных групп, индивидуальные для каждого типа сточных вод). При прохождении сточной жидкости из нее извлекаются N из аммиака, нитратов, аминокислот; Р и К из минеральных солей этих веществ. Для нормальной работы аэротенка активный ил подвергается периодической регенерации. 
 
Биофильтр представляет собой сооружение, выложенное мелким сыпучим материалом, на котором перед пуском сточных вод создается активная биологическая пленка, состоящая из микроорганизмов, водорослей, личинок насекомых и так далее., которые образуют сложный биоценоз, участвующий в процессе очистки. Биопленка растет на наполнителе биофильтра, она имеет вид слизистых обрастаний толщиной 1-3 мм и более. Цвет ее меняется с изменением состава сточных вод от серовато-желтого до темно-коричневого. 
 
Биофильтры имеют довольно большие размеры. Обычно это намывные фильтры, для которых необходимо большое количество фильтруемого вещества. Эффект одного фильтра около 80% , поэтому часто используют серию фильтров и рециркуляцию потока. 
 
В фильтры бактериальной очистки воздух подается с помощью вентиляторов и распределяется через диффузоры, снабженные створками, или через пористые мембраны. Избыточный осадок удаляется через телескопические или автоматические затворы и возвращается в первичный отстойник. 
 
Но как регулируется скорость биохимических реакций? При заданной степени очистки основными факторами являются концентрация потока, содержание кислорода в сточной воде, температура и рН среды, содержание биогенных элементов, а также тяжелых металлов и минеральных солей. 
 
Особенностью биохимической очистки в искусственных условиях является рекуперация активного ила. Считая на сухое вещество, активный ил содержит 37-52% белков, 20-35% аминокислот, также витамины группы В. Он может быть использован для кормления животных, рыб и птиц. Уже разработаны технологические системы получения белково-витаминного кормового продукта ( белвитамина), производства смеси кормовых дрожжей с илом и получения технологического витамина В12 для комбикормовой промышленности; получения белка и активного угля. 
 
Таким образом, очевидно, что способ биохимической очистки может использоваться для других целей. 
 
Как уже отмечалось выше, существует также биохимическая очистка вод в естественных условиях. В этом случае очистка протекает в почве или воде с участием естественных процессов. Основное значение имеет почвенная очистка, которая заключается в постепенном разложении органического вещества сточных вод до простейших минеральных соединений под действием почвенных микроорганизмов. Почвенные способы очистки наилучшим образом защищают поверхностные водоемы от загрязнения. 
 
Земледельческие поля орошения представляют собой специальные площадки, на которых происходит очистка сточных вод, совмещенная с возделыванием различных сельскохозяйственных культур. При отсутствии последних эти площадки называются полями фильтрации. Почвенным методам очистки в последнее время уделяется большое внимание, так как вместе с очисткой вод происходит и интенсификация сельскохозяйственного производства. 
 
Биологические пруды предназначены для биологической очистки и для доочистки сточных вод в комплексе с другими очистными сооружениями. Представляют они из себя водоемы глубиной 0,5-1,5 м, которые разбиваются на несколько секций. В зимнее время пруды не работают. 
 

Нефтяная

пленка изменяет состав спектра и интенсивность  проникновения в воду света.

Пропускание света  тонкими пленками сырой нефти составляет 11-10% (280 нм),

60-70% (400нм). Пленка  толщиной 30-40 мкм 0полностью полностью  поглощает

инфракрасное  излучение. Смешиваясь с водой, нефть  образует эмульсию двух типов:

прямую "нефть  в воде" и обратную "вода в  нефти". Прямые

эмульсии, составленные капельками нефти диаметром до 0,5 мкм, менее устойчивы и

характерны для  нефтей, содержащих поверхностно-активные вещества. При удалении

летучих фракций, нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые могут

сохраняться на поверхности, переноситься течением, выбрасываться на берег и

оседать на дно.

Пестициды  

Пестициды

составляют группу искусственно созданных веществ, используемых для борьбы с

вредителями и  болезнями растений. Пестициды делятся  на следующие группы:  

1.     инсектициды для

борьбы с вредными насекомыми,  

2.     фунгициды и

бактерициды -   для борьбы с бактериальными

болезнями растений,  

3.     гербициды против

сорных растений.  

Установлено,

что пестициды  уничтожая вредителей, наносят вред многим полезным организмам и

подрывают здоровье биоценозов. В сельском хозяйстве давно уже стоит проблема

перехода от химических (загрязняющих среду) к биологическим (экологически

чистым) методам  борьбы с вредителями. В настоящее  время более 5 млн. т.

пестицидов поступает  на мировой рынок. Около 1, 5 млн. т. этих веществ уже

вошло в состав наземных и морских экосистем  золовым и водным путем. Промышленное

производство  пестицидов сопровождается появлением большого количества побочных

продуктов, загрязняющих сточные воды. В водной среде чаще других встречаются

представители инсектицидов, фунгецидов и гербицидов. Синтезированные

инсектициды делятся  на три основных группы: хлороорганические,

фосфороорганические и карбонаты.  

Хлороорганические

инсектициды получают путем хлороирования ароматических и гетероциклических

жидких углеводородов. К ним относятся ДДТ и его  производные, в молекулах которых

устойчивость  алифатических и ароматических  групп в совместном присутствии

возрастает, всевозможные хлорированные производные хлородиена (элдрин). Эти

вещества имеют  период полураспада до нескольких десятков лет и очень устойчивы

к биодеградации. В водной среде часто встречаются  полихлорбифенилы -

производные ДДТ  без алифатической части, насчитывающие 210 гомологов и

изомеров. За последние 40 0лет

использовано более 1, 2 млн. т. полихлорбифенилов в производстве пластмасс,

красителей, трансформаторов, конденсаторов. Полихлорбифенилы ( ПХБ)

попадают в  окружающую среду в результате сбросов  промышленных сточных вод и

сжигания твердых  отходах на свалках. Последний источник поставляет ПБХ в

атмосферу, откуда они с атмосферными осадками выпадают во все районах земнего

шара. Так в  пробах снега, взятых в Антарктиде, содержание ПБХ составило 0, 03 -

1, 2 кг. /л. 

Синтетические поверхностно-активные вещества.  

Детергенты

(СПАВ) относятся  к обширной группе веществ,  понижающих поверхностное натяжение

воды. Они входят в состав синтетических моющих средств ( СМС), широко

применяемых в  быту и промышленности. Вместе со сточными водами СПАВ попадают в

материковые воды и морскую среду. СМС содержат полифосфаты натрия, в которых

растворены детергенты, а также ряд добавочных ингредиентов, токсичных для

водных организмов: ароматизирующие вещества, отбеливающие реагенты

(персульфаты,  пербораты), кальцинированная сода, карбоксиметилцеллюлоза,

силикаты натрия. В зависимости от природы и  структуры гидрофильной части

молекулы СПАВ делятся на анионоактивные, катионоактивные, амфотерные и

неионогенные.

Последние не образуют ионов в воде. Наиболее распространенными  среди СПАВ

являются анионоактивные вещества. На их долю приходится более 50% всех

производимых  в мире СПАВ. Присутствие СПАВ в  сточных водах промышленности

связано с использованием их в таких процессах, как флотационное обогащение руд,

разделение продуктов  химических технологий, получение полимеров, улучшение

условий бурения  нефтяных и газовых скважин, борьба с коррозией оборудования. В

сельском хозяйстве  СПАВ применяется в составе пестицидов.

Соединения с  канцерогенными свойствами.  

Канцерогенные

вещества - это  химически однородные соединения, проявляющие трансформирующую

активность и  способность вызывать канцерогенные, тератогенные (нарушение

процессов эмбрионального развития) или мутагенные изменения  в организмах. В

зависимости от условий воздействия они могут  приводить к ингибированию роста,

ускорению старения, нарушению индивидуального развития и изменению генофонда

организмов. К  веществам, обладающим канцерогенными свойствами, относятся

хлорированные алифатические углеводороды, винилхлорид, и особенно,

полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). . Максимальное количество ПАУ

в современных  данных осадках Мирового океана (более 100 мкг/км массы сухого

вещества) 0обнаружено в тентонически активных зонах, подверженным глубинному

термическому  воздействию. Основные антропогенные источники ПАУ в окружающей

среде - это пиролиз  органических веществ при сжигании различных материалов,

древесины и  топлива.

Тяжелые металлы.   

 Тяжелые металлы  (ртуть, свинец, кадмий, цинк,

медь, мышьяк, ) относятся  к числу распространенных и весьма токсичных

загрязняющих  веществ. Они широко применяются  в различных промышленных

производствах, поэтому, несмотря на очистные мероприятия, содержание соединения

тяжелых металлов в промышленных сточных водах  довольно высокое. Большие массы

этих соединений поступают в океан через атмосферу. Для морских биоценозов

наиболее опасны ртуть, свинец и кадмий. Ртуть переносится  в океан с материковым

стоком и через  атмосферу. При выветривании осадочных  и изверженных пород

ежегодно

выделяется 3, 5 тыс. т. ртути. В составе атмосферной пыли содержится около

121тыс. т. 0ртути,  причем значительная часть - антропогенного  происхождения.

Около половины годового промышленного производства этого металла ( 910

тыс. т. /год) различными путями попадает в океан. В районах, загрязняемых

промышленными водами, концентрация ртути в растворе и взвесях сильно

повышается. При  этом некоторые бактерии переводят  хлориды в высокотоксичную

метил-ртуть. Заражение  морепродуктов неоднократно приводило  к ртутному

отравлению прибрежного  населения. К 1977 году насчитывалось 2800 0жертв болезни

Миномата, причиной которой послужили отходы предприятий  по производству

хлорвинила и  ацетальдегида, на которых в качестве

катализатора  использовалась хлористая ртуть. Недостаточно очищенные

сточные воды предприятий поступали в залив Минамата. Свиний - типичный

рассеянный элемент, содержащийся во всех компонентах окружающей среды: в горных

породах, почвах, природных водах, атмосфере, живых  организмах. Наконец, свиний

активно рассеивается в окружающую среду в процессе хозяйственной деятельности

человека. Это  выбросы с промышленными и  бытовыми стоками, с дымом и пылью

промышленных  предприятий, с выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания.

Миграционный  поток свинца с континента в океан  идет не только с речными

стоками, но и  через атмосферу. С континентальной  пылью океан получает

( 20-30)*10^3 т. свинца  в год. 

Сброс отходов  в море с целю захоронения (дампинг).