А.С. Степановских
Экология. Учебник для вузов
М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. - 703 с.
15. Антропогенные воздействия на гидросферу
15.5. Источники загрязнения воды
Источник,
вносящий в поверхностные или подземные воды различные вредные вещества,
микроорганизмы или тепло, называется источником загрязнения, вещество, нарушающее нормы качества воды, —загрязняющим.
Природные воды могут быть загрязнены самыми различными примесями, которые
разделяют с учетом их биологических и физико-химических свойств на группы. К первой
группе относятся вещества, растворяющиеся в воде и находящиеся там в
молекулярном или ионном состоянии. В природной воде могут присутствовать в
растворенном виде различные газы (кислород, азот, диоксид углерода, сернистый
газ и др.), а также растворимые соли (натрия, калия, кальция, аммония,
алюминия, железа, магния, марганца и др.). Можно установить их наличие с
помощью химического анализа, потому что растворенные примеси не задерживаются
ни песчаными, ни бумажными фильтрами. Вторая группа примесей — те, что
образуют с водой коллоидные системы и взвеси. Коллоидные системы образуются из
практически нерастворимых веществ. Они задерживаются мембранами — тонкими
пленками из коллодия или бычьего пузыря. В коллоидном состоянии могут
находиться вещества минерального и органического происхождения. При длительном
отстаивании частицы песка, глины, образующие в воде взвеси, способны
осаждаться.
Вода
может иметь загрязнения биологического характера: бактерии, вирусы,
водоросли, простейшие, черви и т. д. Бактерии образуют устойчивые взвеси, а
водоросли — целые «подводные луга», на дне водоемов может быть много червей.
В
90-х гг. XX в.антропогенное загрязнение природных вод стало носить глобальный
характер и существенно сократило доступные эксплуатационные ресурсы пресной
воды на Земле.
Основными
источниками загрязнения являются промыш-леннные и коммунальные
канализационные стоки, смыв с полей части почвы, содержащей различные
агрохимикаты, дренажные воды систем орошения, стоки животноводческих ферм,
попадание в водоемы с осадками и ливневыми стоками аэрогенных загрязнений (рис.
15.4).
Годовой объем промышленных
коммунально-бытовых и сельскохозяйственных стоков в мире достиг 6,7%, или около
2,5 тыс. км естественного речного стока на планете, а по наличию примесей в
воде практически сравнялся с ним. Антропогенные загрязнения воды по сравнению с
природными водами (растворы и взвеси) более опасны и во много раз сильнее
снижают ее качество.
Среди загрязнителей воды наибольшую
опасность представляют фенолы, нефть и нефтепродукты, соли тяжелых
металлов, радионуклиды, пестициды и другие органические яды, биогенная
органика, насыщенная бактериями, минеральные удобрения и т. д. Общая масса
основных антропогенных загрязнителей гидросферы достигла 15 млрд т в год.
Большая часть этих загрязнителей приходится на реки, где средняя их
концентрация достигла 400 мг/л.
Рис. 15.4. Сброс
отходов производства в водоем
(по Е. А.
Криксунову и др., 1995)
Наибольшая нагрузка из крупных речных
бассейнов как по водопотреблению, так и по загрязнению приходится на Волгу,
Днепр, Дунай и Рейн в Европе; Урал. Миасс, Исеть, Тобол на Урале; Ганг, Хуанхэ
и Янцзы в Азии; реки Св. Лаврентия, Колорадо и Миссисипи в Америке.
Объем хозяйственных стоков в реки
европейской части России, Белоруссии, Украины и Средней Азии увеличился в 5
раз. В России в 1991 г. со сточными водами было сброшено в водоемы (в тыс. т):
1200— взвешенных веществ, 190— аммонийного азота, 58 - фосфора, 50 - железа, 30
- нефтепродуктов, 11 — СПАВ, 2,1 — цинка, 0,8 — меди, 0,3 — фенолов и т. д.
Все большая опасность загрязнения грозит
и уникальному озеру Байкал. В 1990 г. объем хозяйственных стоков составил
Мнения рН водной среды в результате
загрязнения оказывает отрицательное влияние на организмы. У пресноводных озер и
рек рН воды обычно 6-7, организмы адаптированы именно к этому уровню. Изменение
реакции воды всего на одну единицу рН по сравнению с оптимумом приводит в
большинстве случаев к стрессу, а нередко и к гибели организмов. Подкисление
озер и рек влияет и на сухопутных животных, так как многие птицы и звери входят
в состав пищевых цепей, начинающихся в водных экосистемах.
Сброс канализационных стоков, особенно
неочищенных или недостаточно очищенных, оказывает отрицательное влияние на
круговорот органического вещества в водоеме, грозит опасностью инфекционных
заболеваний, в первую очередь человека (рис. 15.5).
Рис. 15.5. Антропогенное воздействие на
круговорот органического
вещества в водоеме (по Л. Бауэру, X.
Вайничке, 1971)
Биогены,
поступающие в водоемы со сточными водами и смываемыми с полей удобрениями,
стимулируют рост фитопланктона, водорослей. Данный процесс называют эвтрофизацией
(рис. 15.6).
Водоросли
окрашивают воду в различные цвета и поэтому данный процесс называют и
«цветением» водоемов. Под влиянием водорослей изменяется вкус воды, приобретается
неприятный запах. В водоеме при отмирании водорослей развиваются гнилостные
процессы. Бактерии, окисляющие органические вещества водорослей, потребляют
кислород, создавая тем самым его дефицит в водоеме. Вода начинает гнить,
испускать аммиачное и метановое зловоние, на дне скапливаются черные липкие
сероводородные отложения. В процессе разложения отмирающие водоросли выделяют
также фенол, индол и другие ядовитые вещества. От недостатка кислорода, пищи и
убежищ гибнут рыба, моллюски, ракообразные. Вода в таких водоемах становится
непригодна для питья и даже для купания.
Рис. 15.6.
Процессы эвтрофизации (по Б. Небелу, 1993)
Ртуть
давно известна как яд. Главными симптомами заболевания являются сужение поля
зрения и расстройство координации движений. В легких случаях отравление у людей
вызывает бессоницу, неспособность воспринимать критику, страхи, головную боль,
депрессию и неадекватные эмоциональные реакции. Ртуть поступает в природные
воды из многих источников (рис. 15.7).
Во
время дождя ртуть вымывается из воздуха, куда она попадает при сгорании
ископаемого топлива, дождевая вода смывает в водоемы, содержащие ртуть
пестициды, попадает с бытовыми и промышленными сточными водами, а также в
результате утечек со свалок, куда выбрасываются отработанные элементы питания,
переключатели и другое оборудование. Далее ртуть, попавшая в озеро много лет
назад, накапливается в слоях донного ила и грязи, где она медленно превращается
бактериями в ядовитую метиловую ртуть и затем включается в пищевые цепи.
Нужно
учитывать, что при попадании соединений ртути в водные экосистемы происходит,
во-первых, ее трансформация, во-вторых, биологическое накопление,
например в рыбе и моллюсках до уровней во много раз выше, чем в воде озера.
Ртуть,
попавшая в озеро много лет назад
с
предприятий, производящих хлор и едкий
натр,
а также с бумажных фабрик
Рис. 15.7. Загрязнение озера ртутью (по
П. Ревелль, Ч. Ревелль, 1995)
Возможность
этих двух процессов — трансформации веществ в окружающей среде и избирательного
накопления их живыми организмами — всегда должна учитываться при решении
вопроса об опасности того или иного химического загрязнения.
К
одному из видов загрязнения природных вод относится и тепловое загрязнение.
Промышленные предприятия, электростанции нередко сбрасывают в водоемы
(водохранилища) подогретую воду, приводящую к повышению в них температуры. В
водоемах с повышением температуры уменьшается содержание кислорода,
увеличивается токсичность загрязняющих воду примесей, нарушается биологическое
равновесие, происходит смена видового состава организмов, например, водорослей
(рис. 15.8).
С
повышением температуры в загрязненной воде наблюдается бурное размножение
болезнетворных вирусов и микроорганизмов.
Важным
источником пресной воды в ряде регионов России являются подземные воды. Однако
подземные воды в последние годы так же подвергаются техногенному загрязнению
из-за сильного загрязнения земли и наземных водотоков. Нередко это загрязнение
настолько велико, что вода из них непригодна для питья.
Рис.15.8. Последовательность смены видового
состава
и формирования сообщества водорослей,
вызываемая тепловым загрязнением (по Ф.
Рамаду, 1981)
Большую
озабоченность вызывает судьба Мирового океана, являющегося великим транспортным
путем, «жизненным пространством» для многих растительных и животных организмов,
источником несметных богатств для человечества. Загрязнение Мирового океана и
многих морей приняло угрожающие размеры. В морские и океанские экосистемы
попадает в год только свыше 10 млн т нефти при ее транспортировке, во время
катастроф нефтеналивных танкеров и т. д. (рис. 15.9).
Рис. 15.9. Распределение
потерь нефти в % от общей суммы мировых потерь в океане за год (общие потери
нефти 0,23% мировой добычи), по Н. Ф. Винокуровой и др., 1994
Известный
путешественник Тур Хейердал писал: «В 1947 году, когда бальсовый плот
«Кон-Тики» за 101 сутки прошел около 8 тысяч километров в Тихом океане, экипаж
на всем пути не видел никаких следов человеческой деятельности. И для нас,
пишет он, было настоящим ударом, когда в 1969 году, дрейфуя на парусной лодке
«Ра», увидели — до какой степени загрязнен Атлантический океан. Обгоняли
пластиковые сосуды, изделия из нейлона, пустые бутылки, консервные банки. Но
особенно бросался в глаза мазут. У берегов Африки, посреди океана, в районе
Вест-Индских островов до самого горизонта поверхность моря оскверняли черные
комки мазута с булавочную головку, с горошину, с картофелину».
Озабоченность
вызывает загрязнение морей, окружающих Европу: Балтийского, Северного, Средиземного,
Черного, где антропогенная нагрузка очень значительна, а сменяемость массы воды
происходит сравнительно медленно. Так, только в Средиземое море ежегодно
выбрасывается 120 т минеральных масел, 100 т ртути, 3800 т олова, 2400 т хрома,
21 000 т цинка и еще десятки других вредных веществ.
В
последние годы возникла опасность загрязнения вод Мирового океана и морей
радиоактивными отходами, пестицидами. Пестициды и другие вредные вещества, в
первую очередь агрохимикаты, под влиянием течений распространяются довольно
быстро. Они обнаруживаются в различных районах Балтийского, Северного,
Ирландского морей, в Бискайском заливе, у западных побережий Англии, Исландии,
Португалии, Испании. Это отрицательно сказывается на живых организмах, особенно
на рыбных запасах. Все больше загрязняются моря промышленными отходами и
сточными водами, содержащими значительное количество органических отходов.
Нередко реки играют роль продолжения канализации и выносят большую часть стоков
в моря. Так, прибрежные государства Северного моря ежегодно сбрасывают в него
около 20 000 т жидких и твердых отходов. В настоящее время в Северном море
известны 10 постоянных мест «свалки» отходов. Отходы, попавшие в воды морей,
частично оседают на дно, частично разрушаются, но при этом они губят большое
количество живых организмов, особенно страдает планктон. На него обрушиваются
все поверхностные загрязнители — поверхностно-активные вещества, масла, пленки
нефтепродуктов и т. д. Однако проблемы, связанные с загрязнением морей и
океанов, остаются нерешенными. По имеющимся оценкам, к концу XX в. общая масса
загрязняющих веществ, поступающих в воды морей и океанов, возрастет по
сравнению с началом 80-х гг. в 1,5—3 раза.
|