Лекции по "Экологии"

                               Главные загрязнители воды

Биологическое загрязнение вызывается микроорганизмами и способными к брожению органическими веществами. Биологическое загрязнение приводит к бактериологическому загрязнению (инфекционный гепатит, холера, тиф, дизентерия, кишечные инфекции). Существуют бактериологические показатели питьевой воды: титр (колититр) кишечной палочки – наименьшее количество  воды, в которой обнаруживается кишечная палочка; индекс (колииндекс) кишечной палочки – наименьшее количество кишечных палочек в 1л воды; общее количество микробов в воде – в 1 мл водопровод -ной питьевой воды допускается не более 100 микробов.

Источники загрязнения  органикой: пищевые предприятия, молочные, сахарные заводы, сыроварни, животноводство,  звероводство, птицеводство и т.д. Например, один целлюлозно-бумажный комбинат загрязняет воду в той же мере, что и город с населением в 0.5 млн. человек. Органическое загрязнение  обычно оценивается биохимическим потреблением кислорода за 5, 10, 25 суток (БПК-5, 10, 25). Это позволяет определить, какое количество кислорода необходимо организмам деструкторам для полной минерализации всего нестойкого органического вещества, содержащегося в 1л воды в течении 5, 10 или 25 сут.

Химическое  загрязнение природных вод. В этом виде загрязнений участвуют все виды промышленного, сельскохозяйственного производства, транспорт. Растворенные химические соединения, мигрируя вступают в химические реакции и образуют новые соединения, оказывая отрицательные воздействия на водную биоту, а по пищевым цепям и на земную биоту и человека. Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных химических свойств воды за счет увеличения содержания в ней вредных примесей как неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органической природы (нефть и нефтепродукты, органические остатки, поверхностно-активные вещества, пестициды).

Неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и морских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные для обитателей водной среды. Это соединения свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а за тем передаются по пищевой цепи организмам. Так же опасными загрязнителями являются неорганические кислоты и основания, обуславливающие широкий диапазон рН промышленных стоков (1,0-11,0) и способных изменять рН водной среды до значений 5,0 или выше 8,0; тогда как рыба в пресной морской воде может существовать только в интервале рН 5,0-8,5.

Среди основных источников загрязнения гидросферы минеральными веществами и биогенными элементами следует упомянуть предприятия  пищевой промышленности и сельское хозяйство. С орошаемых полей  ежегодно вымывается около 12 млн. т солей. Отходы, содержащие ртуть, свинец, медь локализованы в отдельных районах у берегов, однако некоторая их часть выноситься далеко за пределы территориальных вод. Загрязнение ртутью значительно снижает первичную продукцию морских экосистем, подавляя развитие фитопланктона. Отходы, содержащие ртуть, обычно скапливаются в донных отложениях  заливов, далее ее миграция сопровождается  накаливанием метиловой ртути и включением ее в трофические цепи водных организмов.

Так, печальную известность приобрела «болезнь миноматы, впервые обнаруженная японскими учеными у людей, употреблявших в пищу рыбу, выловленную в заливе Миномата, в которую бесконтрольно сбрасывали промышленные стоки с техногенной ртутью c заводов химической компании «Тиссо». После того как была доказана связь между «болезнью миномата»- (больные теряли речь, слух, зрение, у них нарушалась координация движения) и отравлением ртутными соединениями было возбуждено судебное дело против компании «Тиссо». Пока шло разбирательство, умерло 60 человек и страдают еще 344 человека.

Качественное истощение  пресных вод с каждым годом  становится все более серьезной  проблемой.

В США около 100 млн. человек  пьют воду, которая  уже была в  употреблении и прошла сложный путь очистки до питьевых стандартов. В начале 1995 года московское радио сообщило о том,  что в России 42% населения на питьевые цели использует воду низкого качества.

Сложные проблемы с водоснабжением у населения Швейцарии, Бельгии, Люксенбурга, ФРГ, Франции, Голландии, расположенных в бассейне р.Рейн. Промышленные и бытовые стоки, попадающие в Рейн содержат тысячи тонн металлов и масел. Воды Рейна малопригодны для жизни рыб и орошения полей. По заключению комиссии ООН Рейн пригоден только для судоходства.

Сброс в воды Дуная  нескольких тонн ядохимикатов химического концерном «Кремсо» (Австрия), привел к массовой гибели рыбы на участке протяженностью 70 км. Потребовалось более полугода для естественной очистки реки.

Органическое  загрязнение. Среди вносимых в реки с суши растворимых веществ большое значение для обитателей водной среды имеют не только минеральные, биогенные элементы, но и органические остатки. Вынос в гидросферу органического вещества оценивается 300-380 млн.т\год. Сточные воды, содержащие суспензии органического происхождения или растворенное органическое вещество, пагубно влияют на состояние водоемов. Осаждаясь суспензии заливают дно и задерживают развитие или полностью прекращают жизнедеятельность донных микроорганизмов, участвующих в процессе самоочищения вод. При гниении донных осадков могут образовываться вредные соединения и отравляющие вещества, такие как сероводород, которые приводят к полному загрязнению воды в реке. Наличие суспензий затрудняет также проникновение света на глубину и замедляет процессы фотосинтеза. Информация о содержании некоторых органических веществ в промышленных сточных водах представлена ниже:

Загрязняющие вещества                            Количество в мировом

                                                                     стоке, млн.т/год 

1. Нефтепродукты                                       - 26,563

2. Фенолы                                                    - 0,460

3. отходы производства

синтетических волокон                             - 5,500

4. Растительные

органические остатки                                 - 0,170

5 Всего                                                         - 33,273.

Значительных размеров достигает концентрация загрязнений  дождевых сточных вод – ливневых и талых. Текущие по улицам дождевые стоки бывают более ядовитыми, чем в сточных трубах промышленных предприятий. Попадая через канализационную трубу в открытые водоемы, эти стоки отравляют природные воды. Дождевые воды, стекающие с городских свалок, несут в себе больше химических загрязнений, чем хозяйственно-бытовые.

Физическое  загрязнение. Связано со сбросом тепла в воду. Это приводит к потрясению всего биоценоза водоема. Источником теплового загрязнения служат подогретые сбросные воды теплоэлектростанций и промышленности. Повышение температуры природных вод изменяет естественные условия для водных организмов, снижает количество растворенного кислорода, изменяет скорость обмена веществ. Многие обитатели рек и озер или водохранилищ гибнут, развитие других подавляется.

К физическому относится  также радиоактивное загрязнение вод, попадание в водные системы различных взвесей, что приводит к изменению прозрачности воды. Неприятный запах, вкус воды также относиться к физическому  загрязнению, однако причины их могут быть самыми различными.

Скорости поступления  загрязняющих веществ в Мировой океан в последнее время резко возросли, Ежегодно в океан сбрасывается  до 300 млрд. куб.м сточных вод, 90% которых не подвергается предварительной очистке. Морские экосистемы подвергаются все большему антропогенному воздействию посредством химических токсикантов,  которые аккумулируясь гидробионтами по трофической цепи. Приводят к гибели консументов даже высоких порядков, в том числе и наземных животных – морских птиц, например. Среди химических токсикантов наибольшую опасность для морской биоты и человека представляют нефтяные углеводороды (особенно бензаперен), пестициды и тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий и др.).

До определенного предела  морские экосистемы могут противостоять  вредным воздействиям химических  токсикантов, используя накопительную, окислительную, минерализующую  функции гидробионтов. Так, например, двустворчатые моллюски способны аккумулировать один из самых токсических пестицидов – ДДТ и при благоприятных условиях выводить его из организма. ДДТ, как известно, запрещен в России, США и некоторых др. странах, тем не менее он поступает в Мировой океан в значительном количестве. Ученые доказали существование в водах Мирового океана интенсивных процессов биотрансформации опасного загрязнителя – бенз(а)пирена, благодоря наличию в открытых и полузакрытых акваториях гетеротрофной микрофлоры. Установлено также, что микроорганизмы водоемов и донных отложений обладают достаточно развитым механизмом устойчивости к тяжелым металлам, в частности, они способны продуцировать сероводород, внеклеточные экзополимеры и др. вещества, которые взаимодействуя с тяжелыми металлами, переводят их в менее токсические формы.

В то же время в океан  продолжают поступают все новые  и новые токсические загрязняющие вещества. Все более острый характер приобретают проблемы эвтрофирования и микробиологического загрязнения прибрежных зон океана. В связи с этим важное значение имеет определение допустимого антропогенного давления на морские экосистемы, изучение их ассимиляционной емкости как интегральной характеристики способности биогеоценоза к динамическому накоплению и удалению загрязняющих веществ.

Человек – дитя Природы, вся его жизнь происходит по ее законам и правилам. Но при этом нельзя не отметить все увеличивающееся  негативное воздействие его хозяйственной деятельности на окружающую среду. Изменения происходят во все возрастающих масштабах в результате вырубки лесов, распашки обширных площадей, гидротехнических мероприятий, влияющих на речной сток и режим грунтовых вод, забора большого количества речных, подземных и озерных вод и в особенности их загрязнения. Соответственно с этим  меняется жидкий, газообразный и твердый сток в моря и океаны. Морские воды загрязняются в результате захоронения различных отходов, выброса мусора и нечистот с кораблей и, к сожалению, частых аварий. В Тихий океан ежегодно сбрасывается около 9 млн.т. отходов, в воды Атлантики – свыше 30 млн.т. Океаны и моря загрязняются такими вредными для них веществами как нефть, тяжелые металлы, пестициды, радиоизотопы.

В марте 1995 года в Калифорнийском заливе были обнаружены трупы 324 дельфинов и 8 китов. По мнению специалистов, главной причиной трагедии стало воздействие именно этих веществ.

Газообразные токсические  вещества (окись углерода, двуокись серы) поступают в морскую воду из атмосферы. По подсчетам Калифорнийского технологического Института, в Мировой океан с дождями ежегодно осаждается 50 тыс. т свинца, попадающего в воздух с выхлопными газами автомобилей. В городах близ береговой линии в морской воде нередко обнаруживается патогенная микрофлора. Степень загрязненности постоянно растет.

Способность воды к самоочищению порой оказывается недостаточной, чтобы справиться с постоянно  увеличивающимся количеством сбрасываемых отходов. Под влиянием течений загрязнения  перемешиваются между собой и очень быстро распространяются, оказывая вредное воздействие на зоны, богатые животными и растительностью, нанося серьезный ущерб состоянию морских экосистем.

К числу наиболее вредных  химических загрязнителей относятся  нефть и нефтепродукты. Ежегодно в океан попадает  более 10 млн.т нефти. Загрязняют поверхность танкеры, утечка сырья при бурении.

В период 1973-1984 гг. в США  Институтом охраны окружающей среды  и энергетики отмечено 12 тыс. случаев  загрязнения вод нефтью. Нанесенный ущерб огромен. Например, последствия в связи с гибелью в 1995 году теплохода «Дота» у Керченского пролива в Азовском море оценивается в 7млн.долларов.

Обеспокоенность общественности нефтяным загрязнением обусловлено  неуклонным ростом экономических потерь в рыболовстве, туризме и др. сферах деятельности. Только 1 т нефти способна покрыть 12 куб.м поверхности моря. А нефтяная пленка изменяет все физико-химические процессы: повышается температура поверхностного слоя воды, ухудшается газообмен, рыба уходит или погибает. Меняются гидробиологические условия в океане, оказывается влияние на баланс  кислорода в атмосфере, а значит непосредственно на климат. Уменьшается первичная продукция океана – фитопланктон - своеобразный  пищевой фундамент всей его жизни.

Очень ядовиты растворимые компоненты нефти. Они нередко становятся причиной гибели рыбы, морских птиц. Если оплодотворенную икру рыбы поместить в аквариум с весьма незначительной концентрацией нефтепродуктов, то большинство зародышей погибнет, а многие из уцелевших окажутся уродами. А ведь именно на поверхности, куда попадают эти ядовитые вещества, развивается богатейшее сообщество разнообразнейших организмов – нейстон (совокупность организмов, обитающих в верхних 5-10 см водной толщи).