Антропогенна евтрофікація внутрішніх водоймищ. Причини, механізм, наслідки, шляхи подолання
Міністерство науки та освіти України
Запорізька державна інженерна академія
Кафедра
охорони праці і екології металургійного
виробництва
Контрольна робота:
з дисципліни «Екологія»
на тему: «Антропогенна евтрофікація
внутрішніх водоймищ. Причини, механізм,
наслідки, шляхи подолання»
Виконав:
Перевірив:
Запоріжжя 2009
Зміст
1.
Антропогенна евтрофікація внутрішніх
водоймищ. Причини, механізм, наслідки,
шляхи подолання………………………………………………………
2.
Задача1……………………………………………………………
3.
Задача2……………………………………………………………
4.
Задача3……………………………………………………………
5.
Задача4……………………………………………………………
6.
Задача5……………………………………………………………
7.
Задача6……………………………………………………………
Антропогенна евтрофікація внутрішніх водоймищ. Причини, механізм, наслідки, шляхи подолання.
Забруднення водних экосистем становить величезну небезпеку для всіх живих організмів й, зокрема, для людини.
Прісноводні
экосистемы. Установлено, що під впливом
забруднюючих речовин у прісноводних
экосистемах відзначається
Найбільш вивчений процес эвтрофирования водойм. Цей природний процес, характерний для всього геологічного минулого планети, звичайно протікає дуже повільно й поступово, однак в останні десятиліття, у зв'язку зі зрослим антропогенним впливом, швидкість його розвитку різко збільшилася.
Антропогенна эвтрофикация водойм, (від гр. eu - добре й trophe - харчування й лат. facio - роблю),- різке посилення первинного продукування у водоймах, що супроводжується появою цілого комплексу порушень у стані экосистемы внаслідок надлишкового надходження биогенов- азоту, фосфору й інших елементів у вигляді добрив, що миють речовин, (разом зі стічними водами із с.-х. полів, животноводч. кому плексов, підприємств, населених пунктів , атмосферних аерозолів і т.д.
Антропогенне
эвтрофирование досить негативно впливає
на прісноводні экосистемы, приводячи
до перебудови структури трофічних
зв'язків гідробіонтів, різкому зростанню
біомаси фітопланктону завдяки масовому
розмноженню синезеленых водоростей,
що викликають “цвітіння” води, що погіршують
її якість й умови життя гідробіонтів
(до того ж виділяють небезпечні не тільки
для гідробіонтів, але й для людини токсини).
Зростання маси фітопланктону супроводжується
зменшенням розмаїтості видів, що приводить
до непоправної втрати генофонду, зменшенню
здатності экосистем до гомеостазу й саморегуляції.
Процеси антропогенної эвтрофикации охоплюють багато великих озер миру - Великі Американські озера, Балатон, Ладожское, Женевське й ін., а також водоймища й річкові экосистемы, у першу чергу малі ріки. На цих ріках, крім катастрофічно зростаючої біомаси синезеленых водоростей, з берегів відбувається заростання їхньою вищою рослинністю. Самі ж синезеленые водорості в результаті своєї життєдіяльності роблять найсильніші токсини, що представляють небезпеку для гідробіонтів і людини.
Крім
надлишку біогенних речовин на прісноводні
экосистемы згубний вплив роблять й інші
забруднюючі речовини: важкі метали (свинець,
кадмій, нікель й ін.), феноли, СПАВШИ й
ін. Так, наприклад, водні організми Байкалу,
що пристосувалися в процесі тривалої
еволюції до природного набору хімічних
сполук припливів озера, виявилися нездатними
до переробки далеких природним водам
хімічних сполук (нафтопродуктів, важких
металів, солей й ін.). У результаті відзначене
збідніння гідробіонтів, зменшення біомаси
зоопланктону, загибель значної частини
популяції байкальської нерпи й ін.
Эвтрофикация, обумовлена діяльністю людини. Розвивається в результаті збагачення водойми біогенними елементами, що надходять зі стічними водами, а також з поверхневим стоком з полів, що вдобрюють; приводить до "цвітіння" води й до різкого погіршення її якості.
Эвтрофикация може знизити рекреаційну цінність поверхневих вод і можливості їхнього використання для лову риби, купань і т.п., а, отже, може спричинити соціальні наслідки й економічні втрати.
Надходження часток ґрунту в поверхневому стоці у водойми також негативно позначається на якості води. У результаті змиву відбувається помутніння води й погіршення кисневого режиму у воді. Перше особливо добре помітно після сильних заливних дощів, коли змив часток ґрунту із прибережних територій, у тому числі й сільськогосподарських, збільшується в кілька разів. У результаті цього відбувається погіршення рекреаційних достоїнств водойм: відразливий вид, мутність води, небезпека для що купаються й т.п.
Очищення водойм від органічного й біогенного забруднення, відновлення біологічного балансу й самоочищення.
Розрізняють природну, стічну й денатуровану воду. Природна вода - це вода, що якісно й кількісно формується під впливом природних процесів при відсутності антропогенного впливу і якісні показники якої перебувають на природному среднемноголетнем рівні. Стічна вода - це вода, що була в побутовому, виробничому або сільськогосподарському вживанні, а також минула через яку-небудь забруднену територію, у тому числі населеного пункту. Природна вода, що піддає антропогенному забрудненню, наприклад, шляхом змішання зі стічною водою, називається денатурованої або природно-антропогенної.
Природна водойма являє собою
біологічно збалансовану
Забруднення
водойми в першу чергу
Забруднення стічними водами в результаті промислового виробництва, а також комунально-побутовими стоками веде до эвтрофикации водойм -приводящему до загибелі інших водних экосистем з непротічною водою (озер, ставків), а іноді до заболочування місцевості.
Досить
шкідливим забруднювачем
На
життя населення водойм згубно впливають
стічні води целюлозно-паперової
Нафтопродукти
Ступінь
впливу нафтопродуктів на водне середовище
визначається насамперед їхнім складом.
У високомолекулярних фракціях нафти
втримується до 5 % сірки, 1% азоту
й кисню, а також різні
Нефть
і нафтопродукти на сучасному
етапі є основними
Атомні електростанції радіоактивними відходами забруднюють ріки. Радіоактивні речовини концентруються дрібними планктонними мікроорганізмами й рибою, потім по ланцюзі харчування передаються іншою твариною. Установлено, що радіоактивність планктонних мешканців у тисячі разів вище, ніж води, у якій вони живуть.
Стічні
води, що мають підвищену
Радіоактивне забруднення.
Радіоактивні ізотопи хімічних елементів можуть попадати в навколишнє середовище, насамперед у водойми, з неочищеними й недоочищеними радіоактивними стічними водами, при ненадійному похованні рідких і твердих відходів атомних електростанцій і хімічних підприємств по переробці ядерного палива, а також внаслідок випадання радіоактивних часток з атмосфери на поверхню Землі разом з дощем і снігом.
При вживанні забруднені води, молока і їжі радіоізотопи легко проникають у клітки організму, накопичуються в ньому й, випромінюючи потужні a -, b - або g -промені, вражають організм, викликають лейкемію, рак, генетичні ушкодження кліток. Наприклад, радіоактивні уран, торий і радій, що випромінюють важкі a -частки, дуже легко руйнують молекули ДНК у ядрах кліток і тому вважаються найбільш токсичними із всіх радіоактивних елементів.
Ізотоп 131I концентрується в щитовидній залозі й, випромінюючи b -промені, вражає неї. Ізотоп 90Sr і його дочірній радіоактивний продукт 90Y накопичуються в клітках кісткового мозку й руйнують їх, 137Cs легко проникає в клітки тіла, приводячи до досить рівномірного опромінення всього організму.
До
змісту радіоізотопів у воді водойм
пред'являються надзвичайно
Скидання у водойми стічних вод, що містять радіоактивні речовини, зовсім не допустимо. Очищення води від цих забруднювачів неможливі без знання їхнього поводження у водному середовищі.
Ріст населення, розширення старих і виникнення нових міст значно збільшили надходження побутових стоків у внутрішні водойми. Ці стоки стали джерелом забруднення рік й озер хвороботворними бактеріями й гельмінтами. У ще більшому ступені забруднюють водойми миючі синтетичні засоби, широко використовувані в побуті. Вони знаходять широке застосування також у промисловості й сільському господарстві. хімічні речовини, Що Втримуються в них, надходячи зі стічними водами в ріки й озера, значно впливають на біологічний і фізичний режим водойм. У результаті знижується здатність вод до насичення киснем, паралізується діяльність бактерій, минерализующих органічні речовини.
Викликає серйозне занепокоєння забруднення водойм пестицидами й мінеральними добривами, які попадають із полів разом зі струменями дощової й поталої води. У результаті досліджень, наприклад, доведено, що інсектициди, що втримуються у воді у вигляді суспензій, розчиняються в нафтопродуктах, якими забруднені ріки й озера. Ця взаємодія приводить до значного ослаблення окисних функцій водяних рослин. Потрапляючи у водойми, пестициди накопичуються в планктоні, бентосі, рибі, а по ланцюжку харчування попадають в організм людини, діючи негативно як на окремі органи, так і на організм у цілому.
У зв'язку з інтенсифікацією тваринництва усе більше дають про себе знати стоки підприємств даної галузі сільського господарства.
Стічні води, що містять рослинні волокна, тваринні й рослинні жири, фекальну масу, залишки плодів й овочів, відходи шкіряної й целюлозно-паперової промисловості, цукрових і пивоварних заводів, підприємств мясомолочной, консервної й кондитерської промисловості, є причиною органічних забруднень водойм.
У стічних водах звичайно близько 60% речовин органічного походження, до цієї ж категорії органічних ставляться біологічні (бактерії, віруси, гриби, водорості) забруднення в комунально-побутових, медико-санітарних водах і відходах шкіряних і шерстомойных підприємств.
Серйозною екологічною проблемою є те, що звичайним способом використання води для поглинання тепла на теплових електростанціях є пряме прокачування прісної озерної або річкової води через охолоджувач і потім повернення її в природні водойми без попереднього охолодження. Для електростанції потужністю 1000 Мвт потрібне озеро площею 810 га, глибиною близько 8,7 м.
Електростанції можуть підвищувати температуру води в порівнянні з навколишньої на 5-15 С. У природних умовах при повільних підвищеннях або зниженнях температур риби й інших водних організмів поступово пристосовуються до змін температури навколишнього середовища. Але якщо в результаті скидання в ріки й озера гарячих стоків із промислових підприємств швидко встановлюється новий температурний режим, часу для акліматизації не вистачає, живі організми одержують тепловий шок і гинуть.
Тепловий шок - це крайній результат теплового забруднення. Результатом скидання у водойми нагрітих стоків можуть бути інші, більше підступні наслідки. Одним з них є вплив на процеси обміну речовин.
У результаті підвищення температури води зміст у ній кисню падає, тоді як потреба в ньому живих організмів зростає. Зросла потреба в кисні, його недостача викликають жорстокий фізіологічний стрес і навіть смерть. Штучне підігрівання води може істотно змінити й поводження риб - викликати несвоєчасний нерест, порушити міграцію
Підвищення температури води здатно порушити структуру рослинного миру водойм. Характерні для холодної води водорості заміняються більше теплолюбними й, нарешті, при високих температурах повністю ними витісняються, при цьому виникають доброчинні умови для масового розвитку у водоймищах синьо-зелених водоростей - так називаного “цвітіння води”. Всі перераховані вище наслідки теплового забруднення водойм завдають величезної шкоди природним экосистемам і приводять до пагубної зміни середовища перебування людини. Збитки, що утворилися в результаті теплового забруднення, можна розділити на: - економічні (втрати внаслідок зниження продуктивності водойм, витрати на ліквідацію наслідків від забруднення); соціальні (эстетический збиток від деградації ландшафтів); екологічні (необоротні руйнування унікальних экосистем, зникнення видів, генетичний збиток).
Забруднюються ріки й під час сплаву, при гідроенергетичному будівництві, а з початком навігаційного періоду збільшується забруднення судами річкового флоту.
Світове господарство скидає в рік 1500 куб. км стічних вод різного ступеня очищення, які вимагають 50-100-кратного розведення для додання їм природних властивостей і подальшого очищення в біосфері. При цьому не враховуються води сільськогосподарських виробництв. Світовий річковий стік ( 37,5-45 тис. куб. км у рік) недостатній для необхідного розведення стічних вод. Таким чином, у результаті промислової діяльності прісна вода перестала бути поновлюваним ресурсом.
Розглянемо послідовно забруднення океанів, морів, рік й озер, а також методи очищення стічних вод.
Пестициди
Щорічно в навколишнє середовище вводиться 2 млн. т пестицидів (хлорорганические й фосфорорганические з'єднання, похідні карбаматов, хлорфенксикислот) . Навіть дуже малі концентрації пестицидів токсичні й надають воді неприємні привкусы й заходи. Багато хто з них руйнуються дуже повільно (іноді в плині декількох років) . Часто продукти розпаду пестицидів досить стійки й також можуть робити токсична дія.
Оскільки значна частина стійких забруднювачів надходить у водойми із промисловими, сільськогосподарськими й побутовими стічними водами, то очищення й повторне використання цих вод мають велике екологічне значення й здійснюються в багатьох країнах. У зв'язку з малими концентраціями стійких органічних речовин у стічних водах й їх переважної олеофильностью найбільше застосування знаходять методи очищення, засновані на сорбції на природних іонітах (глинисті мінерали й цеоліти) , синтетичних макропористих іонітах й активних вугіллях.
Важкі метали
До стійких хімічних забруднювачів кумулятивної дії зі специфічними токсичними властивостями ставляться й важкі метали. Трійку найбільше екологічно небезпечних важких металів становлять свинець, ртуть і кадмій. Більше 35 видів металів витягається в складі руд і хімічного палива з надр Землі на її поверхню.
У процесі
переробки руд, спалювання енергоносіїв,
споживання важких металів величезні
їхні кількості надходять в
Наприклад, у Світовий океан з атмосфери щорічно надходить 200 тис. т свинцю. А антропогенне нагромадження ртуті в біосфері (головним чином у гідросфері) до теперішнього часу оцінюється в 1 млн. т. Втрати кадмію в біосферу становить 5 тис. т/рік.
Надходячи у водне середовище, важкі метали вступають у взаємодію з іншими компонентами середовища, образуя гидратированные іони, оксигидраты, іонні пари, комплексні неорганічні й органічні сполуки. Конкретна форма існування металів залежить від їхньої природи, природи іонів і молекул, що конкурують за місце лиганда, p, температури й ионности середовища.
Багато важких металів утворять так називані синергетические суміші, які роблять на водні організми токсичний вплив, що значно перевищує суму дій окремих компонентів.
Поводження важких металів у реальних середовищах складно й малоисследовано. Разом з тим їхнє нагромадження в живій природі викликає серйозне занепокоєння в усім світі. Тому надходження важких металів в атмосферу, водойми й на землеробські поля повинне бути припинене й узято під строгий контроль. Всі джерела важких металів можуть бути ліквідовані шляхом організації на підприємствах систем очищення й повторного використання стічних вод.
Біогенні речовини
Особливу
небезпеку представляють з'
Потрапляючи у водойми, біогенні елементи стимулюють розвиток синьо-зелених водоростей. Відбувається эвтрофикация (цвітіння) водойм. Внаслідок масового гниття водоростей у воді з'являються сірководень, меркаптани, феноли й інші токсичні продукы, зникає кисень, вода стає мертвою.
Неорганічні солі
Окрему групу хімічних забруднювачів становлять неорганічні солі. Незважаючи на малу токсичність багатьох розчинних солей, все зростаюче нагромадження їх у природних прісних водах викликає ряд серйозних економічних й екологічних проблем: збільшення витрат на водоподготовку на електростанціях і промислових підприємствах, зменшення запасів прісної води, придатної для поливу сільськогосподарських угідь, погіршення умов нересту риб, погіршення якості питної води й т.д. Основними джерелами надходження солей у водойми є дренажні сільськогосподарські води, промислові стічні води, у тому числі продувні води систем водопостачання, регенераційні розчини й промивні води установок водоподготовки електростанцій й ін. У зв'язку із цим опріснення дренажних вод, знесолення продувних, поверхневих, промивних, рудничних й інших стічних вод у промисловості, створення безстічних схем водоподготовки й замкнутих водооборотных систем зі знесоленням подпиточной води є ефективними рішеннями даної проблеми, у реалізації яких головна роль належить іонному обміну й электродиализу.
Зміна якості природних вод внаслідок антропогенного забруднення.
Можна виділити наступні найбільш очевидні тенденції в зміні якості природних вод під впливом господарської діяльності людей:
- Знижується рн прісних вод у результаті їхнього забруднення сарною й азотної кислотами з атмосфери, збільшується зміст у них сульфатів і нітратів.
- Подкисленные дощові води, стікаючи по поверхні суши й просочуючись у нижні шари ґрунту, краще розчиняють карбонатні й інші породи, що викликає збільшення змісту іонів кальцію, магнію, кремнію в підземних і річкових водах.
- Підвищується зміст у природних водах фосфатів (>0.1 мг/л) , нітратів, нітритів й амонійного азоту.
- Підвищується зміст у природних водах іонів важких металів, насамперед свинцю, кадмію, ртуті, миш'яку й цинку.
- Підвищується зміст солей у поверхневих і підземних водах у результаті їхнього надходження зі стічними водами, з атмосфери за рахунок змиву твердих витрат. Наприклад, солевміст багатьох рік щорічно підвищується на 30-50 мг/л і більше. З 1000 т міських відходів у ґрунтові води попадає до 8 т розчинних солей.
- Збільшується зміст у водах органічних сполук, насамперед біологічних стійких, у тому числі синтетичних УПАВШИ, гетероорганических з'єднань (пестицидів і продуктів їхнього розпаду) і інших токсичних, канцерогенних і мутагенних речовин.
- Катастрофічно знижується зміст кисню в природних водах, насамперед у результаті підвищення його витрати на окисні процеси, пов'язані з эвтрофикацией водойм, з мінералізацією органічних сполук, а також внаслідок забруднення поверхні водойм гідрофобними речовинами й скорочення доступу кисню з атмосфери. У відсутності кисню у воді розвиваються відбудовні процеси, зокрема сульфати відновлюються до сірководню.
- Існує потенційна небезпека забруднення природних вод радіоактивними ізотопами хімічних елементів.
Важливість
розвитку даного наукового напрямку
визначається роллю, що виконує вода
в житті людини й біосфери. Для
більшості живого правильним буде твердження:
немає води - немає життя.
1. Визначення концентрацій шкідливих речовин у повітрі

- Антропогенная нагрузка на окружающую среду и принципы экологического нормирования
- Антропогенний вплив на довкілля
- Антропогенні фактори, що викликають зміни в організмах
- Антропогенні фактори, що викликають зміни в організмах
- Антропогенного воздействия локального уровня в Омской области
- Антропогенное воздействие
- Антропогенное воздействие. Загрязнение и его виды
- Антонио Гауди. Город-музей Барселона
- Антон Семенович Макаренко
- Антропный принцип
- Антропогенез
- Антропогенез – древние люди
- Антропогенез и становление первобытной культуры
- Антропогенез «Создает человека природа, но развивает и образует его общество». Взгляды на проблему