Читайте также:
|
Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного водного стока, разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека.
Последствием этих влияний является привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ – загрязнителей, ухудшающих качество воды. загрязнения, поступающие в водную среду, классифицируют по разному, в зависимости от подходов, критериев и задач.
Так, обычно выделяют химическое, физическое и биологические загрязнения. Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных химических свойств вода 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).
Неорганическое загрязнение.
Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и морских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные для обитателей водной среды. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора Большинство из них попадает в воду в результате человеческой деятельности.
К опасным заразителям водной среды можно отнести неорганические кислоты и основания, обуславливающие широкий диапозон рН промышленных стоков (1,0 – 11,0) и способных изменять рН водной среды до значений 5,0 пли выше 8,0, тогда как рыба в пресной и 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 земель ежегодно вымывается около б. млн. т. солей. К 2000 году возможно увеличение их массы до 12 млн. т./год.
Отходы, содержащие ртуть, свинец, медь локализованы в отдельных районах у берегов, однако некоторая их часть выносится 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 или эстуариях рек.
Дальнейшая ее миграция сопровождается накоплением метиловой ртути и ее включением в трофические цепи водных организмов. Так, печальную известность приобрела болезнь Минамата, впервые обнаруженную японскими учеными у людей, употреблявших в пищу рыбу, выловленную в заливе Минамата, в который бесконтрольно сбрасывали промышленные стоки с техногенной ртутью.
Органическое загрязнение.
Среди вносимых в океан с суши растворимых веществ, большое значение для обитателей водной среды имеют не только минеральные, биогенные элементы, но и органические остатки. Вынос в океан органического вещества оценивается в 300 – 380 л. 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 данных микроорганизмов, участвующих в процессе самоочищения вод. При гниении данных осадков могут образовываться вредные соединения и отравляющие вещества, такие как сероводород, которые приводят к загрязнению всей воды в реке. Наличие суспензий затрудняют также проникновение света в глубь воды и замедляет процессы фотосинтеза.
Одним из основных санитарных требований, предъявляемых к качеству воды, является содержание в ней необходимого количества кислорода. Вредное действие оказывают все загрязнения, которые так или иначе содействуют снижению содержания кислорода в воде. Поверхностно активные вещества – жиры, масла, смазочные материалы – образуют на поверхности воды пленку. которая препятствует газообмену между водой и атмосферой, что снижает степень насыщенности воды кислородом.
Значительный объем органических веществ, большинство из которых не свойственно природным водам, сбрасывается в реки вместе с промышленными и бытовыми стоками. Нарастающее загрязнение водоемов и водостоков наблюдается во всех промышленных странах. Информация о содержании некоторых органических веществ в промышленных сточных водах предоставлена ниже:
В связи с быстрыми темпами урбанизации и несколько замедленным строительством очистных сооружений или их неудовлетворительной эксплуатацией водные бассейны и почва загрязняются бытовыми отходами. Особенно ощутимо загрязнение в водоемах с замедленным течением или непроточных (водохранилища, озера). Разлагаясь в водной среде, органические отходы могут стать средой для патогенных организмов.
Вода, загрязненная органическими отходами, становится практически непригодной для питья и других надобностей. Бытовые отходы опасны не только тем, что являются источником некоторых болезней человека (брюшной тиф, дизентерия, холера), но и тем, что требуют дня своего разложения много кислорода.
Если бытовые сточные воды поступают в водоем в очень больших количествах, то содержание растворимого кислорода может понизится ниже уровня, необходимого для жизни морских и пресноводных организмов.
Нефть и нефтепродукты
Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость, имеющую темно-коричневый цвет и обладающую слабой флуорисценцией. Нефть состоит преимущественно т насыщенных алифатических и гндроароматических углеводородов. Основные компоненты нефти – углеводороды (до 98°-’о) – подразделяются на 4 класса:
а) Парафины (алкены). – (до 90% от общего состава) – устойчивые вещества, молекулы которых выражены прямой и разветвленной цепью атомов углерода. Легкие парафины обладают максимальной летучестью и растворимостью в воде.
б) Циклопарафины, – (30 – 60% от общего состава) насыщенные циклические соединения с 5-6 атомами углерода в кольце. Кроме циклопентана и циклогексана в нефти встречаются бициклические и полициклические соединения этой группы. Эти соединения очень устойчивы и плохо поддаются биоразложению.
в) Аролгатические углеводороды. – (20 – 40% от общего состава) – ненасыщенные циклические соединения ряда бензола, содержащие в кольце на б атомов углерода меньше, чем цяклопарафины. В нефти присутствуют летучие соединения с молекулой в виде одинарного кольца (бензол, толуол, ксилол), затем бициклические (нафталин), полуциклические (пирен).
г) Олефины (алкены). – (до 10% от общего состава) – ненасыщенные нециклические соединения с одним или двумя атомами водорода у каждого атома углерода в молекуле, имеющей прямую или разветвленную цепь.
Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане. К началу 80-ых годов в океан ежегодно поступало около б млн. т. нефти, что составляло 0,23% мировой добычи. Наибольшие потери нефти, связаны с ее транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод, – все это обуславливает присутствие постоянных полей загрязнения на трассах морских путей.
В период за 1962-79 годы в результате аварий в морскую среду поступило около 2 млн. т. нефти. За последние 30 лет, начиная с 1964 года, пробурено около 2000 скважин в Мировом океане, из них только в Северном море JOOO и 350 промышленных скважин оборудовано. Из-за незначительных утечек ежегодно теряется О,/ млн. т. нефти.
Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками. Объем загрязнений из этого источника составляет 2,0 млн. т./год. Со стоками промышленности ежегодно попадает 0,5 млн. т. нефти. Попадая в морскую среду, нефть сначала растекается в виде пленки, образуя слои различной мощности. По цвету пленки можно определить ее толщину.
Нефтяная пленка изменяет состав спектра я интенсивность проникновения в воду света. Пропускание света тонкими пленками сырой нефти составляет 1-1(Р/о (280 нм), 60-7 <Ж, (400н. и). Пленка толщиной 30-40 мкм полностью 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,S мкм, менее устойчивы и характерны для нефтей, содержащих поверхностно-активные вещества. При удалении летучих фракций, нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые могуг 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:
· инсектициды – для борьбы с вредными насекомыми,
· фунгициды и бактерициды – для борьбы с бактериальными болезнями растений,
· гербициды – против сорных растении.
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 сред)”) к биологическим (экологически чистым) методам борьбы с вредителями. В настоящее время более 3.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, фунгецвдов и гербицидов.
Синтезированные инсектициды делятся на три основных группы: хлороорганические, фосфорооргантеские 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 Д. ЦТ без алифатической части, насчитывающие 210 гомологов и изомеров. За последние 40 лет 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 Земного 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, по-шскающих поверхностное натяжение воды. Они входят в состав синтетических моющих средств (CMC), широко применяемых в быту и промышленности. Вместе со сточными водами СПАВ попадают в материковые воды и морскую среду.
CMC содержат полифосфаты натрия, в которых растворимы детергенты, а также ряд добавочных ингредиентов, токсичных для водных организмов: ароматизирующие вещества, отбеливающие реагенты (персульфаты, пербораты), кальцинированная сода, карбокашетшцеллюлоза, силикаты натрия.
В зависимости от природы и структуры гидрофильной части молекулы СПАВ делятся па анионоактивные, катионоактивные, амфотерных и неионогенные. Последние не образуют ионов в воде.
Наиболее распространенными среди СПАВ являются анионоактивные вещества. На их долю приходится более 50Уо всех производимых в мире СПАВ. Присутствие СПАВ в сточных водах промышленности связано с использованием их в таких процессах, как флотатпюниое обогащение руд, разделение продуктов химических технологий, получение полимеров, улучшение условий бурения нефтяных к газовых скважин, борьба с коррозией оборудования. В сельском хозяйстве СПАВ применяется в составе пестицидов.
Канцерогенные вещества
Химически однородные соединения, проявляющие трансформирующую активность и способность вызывать канцерогенные, теткзтогвнные (натчиение пгюцеесор-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, винилхлорио, и особенно, полицикпические ароматические углеводороды (ПАУ). Максимальное количество ПАУ в современных данных осадках Мирового океана (более 100 лис/кш лшссы. сухого вещества) обнаружено в тектонических 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, позтому. 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 12 тыс. т. ртути, 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 метияртутъ. Заражение морепродуктов неоднократно приводило к ртутному отравлению прибрежного населения. К 7977 году насчитывалось 2800 жертв 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.
Свинец – типичный рассеянный элемент, содержащийся во всех компонентах окружающей среды: в горных породах. почвах, природных водах, атмосфере, живых организмах. Наконец, свиней 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.
Многие страны, имеющие выход к морю, производят морское захоронение различных материалов и веществ, в частности грунта, вынутого при дноуглубительных работах, бурового шлака, отходов промышленности, строительного мусора, твердых отходов, взрывчатых и химических веществ, радиоактивных отходов, Объем захоронений составил около 10% от всей массы загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан.
Основанием для дамшшга в море служит возможность морской среды к переработке большого количества органических и неорганических веществ без особого ущерба воды. Однако эта способность не беспредельна. Поэтому дамппнг рассматривается как вынужденная мера, временная дань общества несовершенству технологии.
В шлаках промышленных производств присутствуют разнообразные органические вещества и соединения тяжелых металлов. Бытовой мусор в среднем содержит 32-4(Р/’о органических веществ; 0,56% азота; 0,44% фосфора; 0,155% цинка; 0,085% свинца; 0,001% ртути; 0,001% кадмия. Во время сброса прохождении материала сквозь столб воды, часть загрязняющих веществ переходит в раствор, изменяя качество воды, другая сорбируется частицами взвеси и переходит в донные отложения. Одновременно повышается мутность воды.
Наличие органических веществ чисто приводит к быстром)’ расходованию кислорода в воде и не едко к его полному исчезновению, растворению взвесей, накоплению металлов в растворенной форме, появлению сероводорода. Присутствие большого количества органических веществ создает в грунтах устойчивую восстановительную среду, в которой возникает особый тип иловых вод – содержащих сероводород, аммиак, ионы металлов. Воздействию сбрасываемых материалов в разной степени подвергаются организмы бентоса.
В случае образования поверхностных пленок, содержащих нефтяные углеводороды и СПАВ, нарушается газообмен на границе воздух – вода. Загрязняющие вещества, поступающие в раствор, могут аккумулироваться в тканях и органах гпдробиантов и оказывать токсическое воздействие на них.
Сброс материалов дампинга на. дно и длительная повышенная мутность приданной воды приводит к гибели от удушья малоподвижные формы бентоса. У выживших рыб, моллюсков и ракообразных сокращается скорость роста за счет ухудшения условий питания и дыхания. Нередко изменяется видовой состав данного сообщества.
Прм организации системы контроля за сбросами отходов в море решающее значение имеет определение районов дампинга, определение динамики загрязнения морской воды и донных отложений. Для выявления возможных объемов сброса в море необходимо проводить расчеты всех загрязняющих веществ в составе материального сброса.
Тепловое загрязнение.
Тепловое загрязнение поверхности водоемов и прибрежных морских акваторий возникает в результате сброса нагретых сточных вод электростанциями и некоторыми промышленными производствами. Сброс нагретых вод во многих случаях обуславливает повышение температуры воды в водоемах на 6-8 градусов Цельсия.
Площадь ттятен "взгретых вод ~в прибрежных районах может достигать 30 кв. км. Более устойчивая температурная стратификация препятствует водообмену поверхностным и донным слоем. – Растворимость кислорода уменьшается, а потребление его возрастает, поскольку с ростом температуры усиливается активность аэробных бактерий, разлагающих органическое вещество. Усиливается видовое разнообразие планктона и всей флоры водорослей.
На основании обобщения материала можно сделать вывод, что эффекты антропогенного воздействия на водную среду проявляются на индивидуальном и популяционно-биоценотическом уровнях, и длительное действие загрязняющих веществ приводит к упрощению экосистемы.
Эфтрофикация.
Процесс зарастания озера является естественным природным процессом. Скорость его протекания зависит от ряда факторов, среди которых ведущим является глубина водоема. Ускорению процесса зарастания служит активная хозяйственная деятельность, как на самом озере, так и на его водосборе. Использование прибрежной полосы и акватории озер в промышленных целях, организация сброса сточных вод в водоемы, развитие водного транспорта – все это способствует изменению озерных экосистем. Прямым следствием такого изменения является потеря рекреационного значения озер.
Именно потеря рекреационной значимости спровоцировала рост интереса к проблеме восстановления зарастающих и мелеющих озер в 21 веке. Сегодня очистка водоемов от излишней водной растительности является востребованной услугой. Существует масса предложений по очистке озер от излишней водной растительности и проведению дноуглубительных работ.
Однако существенной проблемой является слабая практическая изученность данного вопроса и отсутствие стандартного подхода к его решению. Зарубежный опыт активного воздействия на зарастающие озера с целью их восстановления богаче отечественного. В России, к сожалению, трудно назвать озеро, где восстановление прошло полностью по предлагаемой программе.
На сегодняшний день существуют различные способы ограничения зарастания водоема. Все они могут быть разделены на несколько групп:
1)Химический способ борьбы с нежелательной растительностью. Предусматривает применение различных пестицидов и ядохимикатов
2)Биологический способ борьбы с растительностью. Предусматривает выращивание рыб или других животных (в том числе микроорганизмов), потребляющих ее
3)Механический способ борьбы. Предусматривает выкос растительности
4)Мероприятия на водосборе
Химические меры предусматривают использование большой группы гербицидов. В середине двадцатого столетия применения гербицидов для борьбы с зарастанием водоемов считалось одним из наиболее эффективных и перспективных методов.
Среди используемых гербицидов наибольшей популярностью пользуются: дизельное топливо и тракторный керосин; бутиловый эфир 2,4–Д; гербицид АЕ–1; изопропилхлорфенилкарбамат (хлор–ИФК); симазин; хлорированные бензолы.
Самым простым и относительно дешевым химическим методом по борьбе с водной растительностью является применение нефтяных препаратов из группы ароматических углеводородов, таких как дизельное топливо и керосин.
Сланцевое дизельное топливо и керосин применяют для уничтожения полупогруженных в воду широколиственных растений и частично злаковых. Нормой внесения на гектар является 400–500 литров сланцевого дизельного топлива, 400–500 литров тракторного керосина, 30– 40 килограммов атразина, 30– 40 килограммов симазина.
Дата добавления: 2014-12-15; просмотров: 77 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |