Забруднення гідросфери - студопедія

Екологічні наслідки забруднення гідросфери. Виснаження підземних і поверхневих вод.

Забруднювачів гідросфери багато і вони мало чим відрізняються від забруднювачів атмосфери. Однак і тут є свої особливості, пов'язані з фізико-хімічними процесами і реакціями.

У світовому масштабі в якості основного забруднювача гідросфери сьогодні виступають нафту і нафтопродукти. що потрапляють у водне середовище в результаті видобутку нафти, її транспортування, переробки та використання в якості палива і промислової сировини. Серед інших продуктів промислового виробництва особливе місце по своєму негативному впливу на водне середовище займають детергенти - дуже токсичні синтетичні миючі речовини. Вони погано піддаються очищенню, а тим часом у водойми їх потрапляє не менше половини від початкового кількості. Детергенти часто утворюють у водоймах шари піни, товщина яких на шлюзах і порогах досягає 1 м і більше. «Підступними» промисловими відходами, що забруднюють воду, є важкі метали: ртуть, свинець, цинк, мідь, хром, олово і ін. А також радіоактивні елементи. Особливу небезпеку для водного середовища являє ртуть (метілртутние фракції).

Одним з найбільш значних джерел забруднення водних ресурсів стає сільське господарство. Це проявляється насамперед у змиві добрив і попаданні їх у водойми. У науці широко відомий ефект евтрофікації (або доступ до чистої води міського і сільського населення в окремих регіонах ефтрофірованія) водойм внаслідок забруднення їх азотними і фосфорними добривами. Нітрати і фосфати служать своєрідними добривами для водних рослин. В результаті водойми пишно «цвітуть», різко збільшуються кормові ресурси (фітопланктон, мікроводорості поверхневого шару), потім зростає кількість риби, ракоподібних і інших організмів. Однак з часом величезні товщі фітомаси відмирають, витрачаючи при цьому всі запаси кисню. У водоймі інтенсивно накопичується сірководень, а сам він, агонізуючи, поступово «вмирає».

Все частіше водні ресурси забруднюються гербіцидами і пестицидами. При цьому ступінь їх накопичення і прояви токсичності в значній мірі залежить від гідродинамічних і термічних характеристик водного об'єкта. Наприклад, в непроточних водоймі ядохимикат акумулюється в донних відкладеннях, які стають джерелом хронічного забруднення. З підвищенням температури токсичний вплив практично всіх отрутохімікатів посилюється.

Іноді в харчових ланцюгах іхтіофауни спостерігається своєрідний ефект посилення концентрації отрутохімікатів. Так, якщо морський планктон містить одну одиницю відомого речовини ДДТ, то мальки риб - вже 25 одиниць, хижа морська птиця - близько 1500 одиниць, а великі морські тварини - набагато більше. Відзначимо також, що представники іхтіофауни, що відрізняються більшою жирністю, представляють для людини значну небезпеку. Так, в тканинах риб, виловлених в Атлантиці, Балтійському і Північному морях і мають жирність менше 6-7%, хлороорганических пестицидів практично не виявлено, в той же час в тканинах риб жирністю 15-20% ці пестициди присутні завжди.

Специфічним видом забруднення гідросфери є термічне. Коли електростанції вживають воду для конденсації відпрацьованої пари, вони повертають її у водойму підігрітою на 10-30 ° С. Це призводить до зменшення вмісту кисню у водному середовищі, збільшення токсичності наявних в ній забруднювачів, зменшення доступу світла до водної рослинності, стимулювання зростання шкідливих синьо-зелених водоростей і т. П.

Зупинимося дещо докладніше на забрудненні водного середовища нафтовими вуглеводнями. Згідно з багатьма джерелами, щорічно в Світовий океан надходить близько 25-30 млн т цих речовин. Шляхи їх потрапляння різні: 23% загальних забруднень нафтою і нафтопродуктами доводиться на злочинний скидання з суден промивних і баластних вод; 28% - на приплив з річковими водами; 17% - на втрати при переливу нафти з танкерів при завантаженні; 16% - на берегові промислові стічні води; 10% - на атмосферні опади; 5% - на катастрофи танкерів і 1% - на шельфові буріння.

Потрапила в морське середовище нафту починає розтікатися, прагнучи потрапити в мономолекулярний шар. Однак практично завжди утворюються плями (злитки) з чистою нафтою в центрі, тоді як на периферії плям з'являється нефтеводная емульсія. Легкі фракції нафти швидко випаровуються. Таким чином, випаровування грає величезну роль в перерозподілі вуглеводнів між океаном і атмосферою. Часто трапляються катастрофи танкерів служать причиною серйозного забруднення не тільки моря, але і атмосфери! Що залишилися після випаровування висококиплячі фракції нафти утворюють смолисті «грудки», здатні занурюватися на дно. Раніше цей ефект широко використовувався за допомогою диспергирующих агентів, що призводять нафту на дно. Однак згодом такий спосіб відкинули, так як диспергирующий агент (тобто хімікати) опинявся більш токсична самої нафти.

Крім розчинення і випаровування нафту, опинившись у водному середовищі, піддається інтенсивному фотохимическому і біологічному окисленню (при цьому для окислення 1 л нафти потрібно стільки кисню, скільки його міститься в 400 ТОВ л води). Неважко зробити висновок, що це призводить до збіднення морської фауни прибережної зони (головним чином через втрату кисню).

Найбільш легко розчинної у водному середовищі частиною нафти є ароматичні вуглеводні, які, до речі, вважаються і найбільш токсичними. Саме вони становлять смертельну небезпеку для риб, особливо мальків. Надзвичайно токсично також дизельне паливо, забруднює в першу чергу портові акваторії внаслідок недбалості (а нерідко - і злочинних дій) команд суден.

Особливо чутливі до нафтового забруднення пернаті. Спроби їх врятувати, як правило, безуспішні, оскільки оперення птахів хоча і гідрофобною, але позбавлене захисту від нафти і нафтопродуктів. Іноді птиці досить нафтової плями в 2-3 см 2. щоб вона загинула. При спробі птиці очиститися дзьобом, ці продукти потрапляють до неї в шлунок і летальний результат неминучий. Гинуть також голкошкірі, лангусти, креветки та багато інших молюски.

Довготривалі екологічні наслідки забруднення Океану і взагалі всієї гідросфери нафтою і нафтопродуктами вивчені поки недостатньо. Є аспекти, які ще чекають свого дослідження. Так, відомо, що нафта і нафтопродукти завжди містять поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПАВ), що відрізняються канцерогенну активність. До цих пір вважалося, що головним джерелом таких особливо небезпечних речовин є відпрацьоване машинне масло, що потрапляє у водне середовище з судів. Однак в останні роки в науці сформувалася точка зору, згідно з якою деякі морські організми можуть не тільки акумулювати ПАУ, а й синтезувати їх з сирої нафти. Якщо в подальшому це підтвердиться, то проблем тільки додасться.

Під забрудненням водоемовпонімают зниження їх біосферних функцій і екологічного значення внаслідок надходження в них шкідливих речовин. Забруднення водпроявляется в зміні фізичних і органолептичних властивостей (порушення прозорості, забарвлення, запахів, смаку), збільшенні змісту сульфатів, хлоридів, нітратів, токсичних важких металів, скороченні розчиненого у воді кисню повітря, появі радіоактивних елементів, хвороботворних бактерій і інших забруднювачів. Україна володіє одним з найвищих водних потенціалів в світі - на кожного жітеляУкаіни припадає понад 30000 м 3 / рік води. Однак в даний час з-за забруднення або засмічення близько 70% річок і озерУкаіни втратили свої якості як джерела питного водопостачання, в результаті близько половини населення споживає забруднену недоброякісну воду. Порушено історично сформовану рівновагу в водному середовищі Байкалу - унікальному озері нашої планети, яке, за підрахунками вчених, могло б забезпечити чистою водою все людство протягом майже півстоліття. Тільки за останні 15 років забруднено понад 100 км 3 байкальської води. На акваторію озера щорічно надходить понад $ 500 т нафтопродуктів, 750 т нітратів, 13 тис. Т хлоридів та інших забруднювачів. Вчені вважають, що тільки розміри озера і величезний обсяг водної маси, а також здатність біоти брати участь в процесах самоочищення рятують екосистему Байкалу від повної деградації. Головні забруднювачі вод. Встановлено, що понад 400 видів речовин можуть призвести до забруднення вод. У разі перевищення допустимої норми хоча б по одному з трьох показників шкідливості: санітарно-токсикологічному, загальносанітарною або органолептическому, вода вважається забрудненою. Розрізняють хімічні, біологічні та фізичні забруднювачі. Серед хімічних забруднювачів до найбільш поширеним відносять нафту і нафтопродукти, СПАР (синтетичні поверхнево-активні речовини), пестициди, важкі метали, діоксини та ін. Дуже небезпечно забруднюють воду біологічні забруднювачі, наприклад віруси і інші хвороботворні мікроорганізми, і фізичні - радіоактивні речовини, тепло та ін. Основні види забруднення вод. Найбільш часто зустрічається хімічне і бактеріальне забруднення. Значно рідше спостерігається радіоактивне, механічне і теплове забруднення. Головні забруднювачі води

Хімічне забруднення - найбільш поширене, стійке і далеко поширюється. Воно може бути органічним (феноли, нафтенові кислоти, пестициди та ін.) І неорганічним (солі, кислоти, луги), токсичним (миш'як, сполуки ртуті, свинцю, кадмію та ін.) І нетоксичним. При осадженні на дно водойм або при фільтрації в пласті шкідливі хімічні речовини сорбуються частинками порід, окислюються і відновлюються, випадають в осад, і т. Д. Однак, як правило, повного самоочищення забруднених вод не відбувається. Осередок хімічного забруднення підземних вод в сильно проникних грунтах може поширюватися до 10 км і більше.

Бактеріальне забруднення виражається в появі в воді патогенних бактерій, вірусів (до 700 видів), найпростіших, грибів та ін. Цей вид забруднень носить тимчасовий характер.

Механічне забруднення характеризується потраплянням в воду різних механічних домішок (пісок, шлам, мул і ін.). Механічні домішки можуть значно погіршувати органолептичні показники вод.

Стосовно до поверхневих вод виділяють ще їх забруднення (а точніше, засмічення) твердими відходами (сміттям), залишками лісосплаву, промисловими і побутовими відходами, які погіршують якість вод. негативно впливають на умови проживання риб, стан екосистем.

Теплове забруднення пов'язане з підвищенням температури вод в результаті їх змішування з більш нагрітими поверхневими або технологічними водами. Так, наприклад, відомо, що на майданчику Кольської атомної станції, розташованої за Полярним колом, через 7 років після початку експлуатації температура підземних вод підвищилася з 6 до 19 ° С поблизу головного корпусу. При підвищенні температури відбувається зміна газового та хімічного складу в водах, що веде до розмноження анаеробних бактерій, зростання гідробіонтів і виділенню отруйних газів - сірководню, метану. Одночасно відбувається "цвітіння" води, а також прискорений розвиток мікрофлори і мікрофауни, що сприяє розвитку інших видів забруднення. За існуючими санітарним нормам температура водойми не повинна підвищуватися більш ніж на 3 ° С влітку і 5 ° С взимку, а теплове навантаження на водойму не повинна перевищувати 12-17 кДж / м 3.

Основні джерела забруднення поверхневих і підземних вод. Процеси забруднення поверхностнихвод обумовлені різними факторами.

До основних з них відносяться:

1. скидання у водойми неочищених стічних вод;
2. змив отрутохімікатів зливовими опадами;
3. газодимових викиди;
4. витоку нафти і нафтопродуктів.

Найбільшої шкоди водоймам і водотоках заподіює випуск в них неочищених стічних вод - промислових, комунально-побутових, колекторно-дренажних і ін.

Комунально-побутові стічні води у великих кількостях надходять з житлових і громадських будівель, пралень, їдалень, лікарень, і т. Д. У стічних водах цього типу переважають різні органічні речовини, а також мікроорганізми, що може викликати бактеріальне забруднення.

Величезна кількість таких небезпечних забруднюючих речовин, як пестициди, амонійний і нітратний азот, фосфор, калій і ін. Змиваються з сільськогосподарських територій, включаючи площі, займані тваринницькими комплексами. Здебільшого вони потрапляють у водойми і в водотоки без будь-якого очищення, а тому мають високу концентрацію органічної речовини, біогенних елементів та інших забруднювачів.

Значну небезпеку становлять газодимових з'єднання (аерозолі, пил і т. Д.), Які осідають з атмосфери на поверхню водозбірних басейнів і безпосередньо на водні поверхні. Щільність випадання, наприклад, амонійного азоту на європейській терріторііУкаіни оцінюється в середньому 0,3 т / км 2. а сірки від 0,25 до 2,0 т / км 2.

Величезні масштаби нафтового забруднення природних вод. Мільйони тонн нафти щорічно забруднюють морські та прісноводні екосистеми при аваріях нафтоналивних суден, на нафтопромислах в прибережних зонах, при скиданні з суден баластних вод і т. Д.