Опасности, связанные с загрязнением грунтовых, речных и  морских вод 

Оглавление

Введение 3

1.Загрязнение  гидросферы 4

2. Основные виды  загрязнения 4

3. Основные источники  загрязнения поверхностных  и подземных вод 4

4.Питьевая  вода. 4

5. Экологические последствия  загрязнения гидросферы 4

Заключение 4

Список  использованной литературы 4 
 

Введение

     Гидросфера  – водная среда, которая включает поверхностные и подземные воды. Поверхностные воды в основном сосредоточены  в Мировом океане, содержащем около 91% всей воды на Земле. Поверхность океана (акватория) составляет361 млн. кв. км. Она  примерно в 2,4 раза больше площади суши – территории, занимающей 149 млн. кв. км. Если распределить воду ровным слоем, то она покроет Землю толщиной 3000 м. Если земной шар уподобить яйцу, то земная кора – это скорлупа, а  гидросфера – тончайшая, меньше микрона, пленка на ее поверхности. Если же нашу планету уподобить головке ребенка, то вся гидросфера будет равняться  двум слезинкам на его ресницах.

     Вода  в океане (94%) и под землей –  соленая. Количество пресной воды составляет 6% от общего объема воды на Земле, причем очень малая ее доля (всего 0,36%) имеется  в легкодоступных для добычи местах. Большая часть пресной воды содержится в снегах, пресноводных айсбергах  и ледниках (1,7%), находящихся в  основном в районах южного полярного  круга, а также глубоко под  землей (4%). Годовой мировой речной сток пресной воды составляет 37,3-47 тыс. куб. км. Кроме того, может использоваться часть подземных вод, равная 13 тыс. куб. км¹.

     В настоящее время человечество использует 3,8 тыс. куб. км. воды ежегодно, причем можно  увеличить потребление максимум до 12 тыс. куб. км. При нынешних темпах роста потребления воды этого  хватит на ближайшие 25-30 лет. Выкачивание  грунтовых вод приводит к оседанию почвы и зданий (в Мехико и Бангкоке) и понижению уровней подземных  вод на десятки метров (в Маниле).

     Каждый  житель Земли в среднем потребляет 650 куб. м воды в год (1780 л в сутки). Однако для удовлетворения физиологических  потребностей достаточно 2,5 л в день, т.е. около 1 куб. м в год. Большое  количество воды требуется сельскому  хозяйству (69%) главным образом для  орошения; 23% воды потребляет промышленность; 6% расходуется в быту².

     С учетом потребностей воды для промышленности и сельского хозяйства расход воды в нашей стране – от 125 до 350 л в сутки на человека (в Санкт-Петербурге 450 л, в Москве – 400 л)³.

     В развитых странах на каждого жителя приходится 200-300 л воды в сутки, в  городах 400-500 л, в Нью-Йорке – более 1000 л, в Париже – 500 л, в Лондоне  – 300 л. В то же время 60% суши не имеет  достаточного количества пресной воды. Четверть человечества (примерно 1,5 млн. человек) ощущает ее недостаток, а  еще 500 млн. страдают от недостатка и  плохого качества питьевой воды, что  приводит к кишечным заболеваниям⁴.

     Не  только пресные, но и соленые воды используются человеком, в частности  для рыболовства.

1.Загрязнение  гидросферы

     Для начала следует дать краткое определение  такому понятию, как загрязнение  водоёмов. Под загрязнением водоемов понимают снижение их биосферных функций и экологического значения в результате поступления в них вредных веществ.

     Загрязнение вод проявляется в изменении  физических и органолептических  свойств (нарушение прозрачности, окраски, запахом, вкуса), увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных  тяжелых металлов, сокращении растворенного  в воде кислорода воздуха, появлении  радиоактивных элементов, болезнетворных»  бактерий и других загрязнителей.

     Наша  страна обладает одним из самых высоких  водных потенциалов в мире - на каждого  жителя России приходится свыше 30 тыс. м³/год воды. Однако в настоящее время из-за загрязнения или засорения, что в сумме одно и тоже, около 70% рек и озер России утратили свои качества как источники питьевого водоснабжения, в результате около половины населении потребляют загрязненную недоброкачественную воду, что естественно является одной из основных причин снижения проживаемости каждого человека. Только в 1998 г. в поверхностные водные объекты России предприятиями промышленного, коммунального и сельского хозяйства сброшено 60 км³ сточных вод, 40% из которых относились к категории загрязненных. Лишь десятая часть из них проходила нормативную очистку. Нарушено исторически сложившееся равновесие в водной среде Байкала - уникальнейшем озере нашей планеты, которое, по подсчётам ученых, могло бы обеспечить чистой водой все человечество в течение почти полустолетия. Только за последние 15 лет загрязнено более 100 км³ байкальской воды. На акваторию озера ежегодно поступало более 8500 т нефтепродуктов, 750 т нитратов, 13 тыс. т хлоридов и других загрязнителей. Ученые полагают, что только размеры озера и огромный объём водной массы, а также способность биоты участвовать в процессах самоочищения спасают экосистему Байкала от полной деградации⁵.

     Установлено, что более 400 видов веществ могут  вызвать загрязнение вод. В случае превышения допустимой нормы хотя бы по одному из трех показателей вредности: санитарно-токсикологическому, общесанитарному  или органолептическому, вода считается  загрязненной.

     Различают химические, биологические и физические загрязнители. Среди химических загрязнителей к наиболее распространенным относятся нефть и нефтепродукты, СПАВ (синтетические поверхностно активные вещества), пестициды, тяжелые металлы, диоксины. Очень опасно загрязняют воду биологические загрязнители, например, вирусы и другие болезнетворные микроорганизмы, и физические - радиоактивные вещества, тепло и др.

2. Основные виды  загрязнения

     Наиболее  часто встречается химическое и  бактериальное загрязнение вод. Значительно реже наблюдается радиоактивное, механическое и тепловое загрязнение. Химическое загрязнение - наиболее распространенное, стойкое и далеко распространяющееся. Оно может быть органическим (фенолы, нафтеновые кислоты, пестициды и др.) и неорганическим (соли, кислоты, щелочи), токсичным (мышьяк, соединения ртути, свинца, кадмия и др.) и нетоксичным. При осаждении на дно водоемов или при фильтрации в пласте вредные химические вещества сорбируются частицами пород, окисляются и восстанавливаются, выпадают в осадок и т. д., однако, как правило, полного самоочищения загрязненных вод не происходит. Очаг химического загрязнения подземных вод в сильно проницаемых грунтах может распространяться до 10 км и более.

Рис.1. Загрязнение реки нерастворимым осадком

     Бактериальное загрязнение выражается в появлении в воде патогенных бактерий, вирусов (до 700 видов), простейших, грибов и др. Этот вид загрязнений носит временный характер.

     Весьма  опасно содержание в воде, даже при  очень малых концентрациях, радиоактивных  веществ, вызывающих радиоактивное загрязнение. Наиболее вредны «долгоживущие» радиоактивные элементы, обладающие повышенной способностью к передвижению в воде (стронций-90, уран, радий-226, цезий и др.). Радиоактивные элементы попадают в поверхностные водоемы при сбрасывании в них радиоактивных отходов, захоронении отходов на дне и др. В подземные воды уран, стронций и другие элементы попадают как в результате выпадения их на поверхность земли в виде радиоактивных продуктов и отходов и последующего просачивания в глубь земли вместе с атмосферными водами, так и в результате взаимодействия подземных вод с радиоактивными горными породами. Механическое загрязнение характеризуется попаданием в воду различных механических примесей (песок, шлам, ил и др.). Механические примеси могут значительно ухудшать органолептические показатели вод.

     Применительно к поверхностным водам выделяют еще их загрязнение мусором, остатками  лесосплава, промышленными и бытовыми отходами, которые ухудшают качество вод, отрицательно влияют на условия  обитания рыб, состояние экосистем. 

Рис.2. Мыльная пена по берегам  реки

Рис.3.Загрязнение  вод бытовым мусором

     Тепловое  загрязнение связано с повышением температуры вод в результате их смешивания с более нагретыми поверхностными или технологическими водами. При повышении температуры происходит изменение газового и химического состава в водах, что ведет к размножению анаэробных бактерий, росту гидробионтов и выделению ядовитых газов - сероводорода, метана. Одновременно происходит загрязнение гидросферы «цветение» воды, а также ускоренное развитие микрофлоры и микрофауны, что способствует развитию других видов загрязнения.

     По  существующим санитарным нормам температура  водоема не должна повышаться более  чем на 3°С летом и 5°С зимой, а  тепловая нагрузка на водоем не должна превышать 12-17 кДж/м³⁶.

3. Основные источники  загрязнения поверхностных  и подземных вод

     Наибольший  вред водоемам и водотокам причиняет  выпуск в них неочищенных сточных  вод - промышленных, коммунально-бытовых, коллекторно-дренажных и др. Промышленные сточные воды загрязняют экосистемы самыми разнообразными компонентами в  зависимости от специфики отраслей промышленности. Следует заметить, что в настоящее время объем  сброса промышленных сточных вод  во многие водные экосистемы не только не уменьшается, но и продолжает расти. Так, например, в оз. Байкал, вместо планируемого прекращения сброса сточных вод  из ЦБК (целлюлозно-бумажного комбината) и перевода их на замкнутый цикл водопотребления, сбрасывается огромное количество сточных вод.

     Коммунально-бытовые  сточные воды в больших количествах  поступают из жилых и общественных зданий, прачечных, столовых, больниц  и т.д. В сточных водах этого  типа преобладают различные органические вещества, а также микроорганизмы, что может вызвать бактериальное  загрязнение.

     Такие опасные загрязняющие вещества, как  пестициды, аммонийный и нитратный  азот, фосфор, калий и др., смываются  с сельскохозяйственных территорий, включая площади, занимаемые животноводческими  комплексами. По большей части они  попадают в водоемы и в водотоки без какой-либо очистки, а поэтому  имеют высокую концентрацию органического  вещества, биогенных элементов и  других загрязнителей⁷.

     Значительную  опасность представляют газодымовые  соединения (аэрозоли, пыль и т.д.), оседающие  из атмосферы на поверхность водосборных  бассейнов и непосредственно  на водные поверхности. Плотность выпадения, например, аммонийного азота на Европейской  территории России оценивается в  среднем 0,3 т/км², а серы от 0,25 до 2,0 т/км². Огромны масштабы нефтяного загрязнения природных вод. Миллионы тонн нефти ежегодно загрязняют морские и пресноводные экосистемы при авариях нефтеналивных судов, на нефтепромыслах в прибрежных зонах, при сбросе с судов балластных вод и т.д.

     Кроме поверхностных вод постоянно  загрязняются и подземные воды, в первую очередь в районах крупных промышленных центров. Источники загрязнения подземных вод весьма разнообразны.

     Загрязняющие  вещества могут проникать к подземным  водам различными путями: при просачивании промышленных и хозяйственно-бытовых  стоков из хранилищ, прудов-накопителей, отстойником и др., по затрубному пространству неисправных скважин, через поглощающие скважины, карстовые  воронки и т. д.

     К естественным источникам загрязнения  относят сильно минерализованные (соленые  и рассолы) подземные воды или  морские воды, которые могут внедряться в пресные незагрязненные воды при  эксплуатации водозаборных сооружений и откачке воды из скважин.

     Важно подчеркнуть, что загрязнения подземных  вод не ограничиваются площадью промпредприятий, хранилищ отходов и т.д., а распространяются вниз по течению потока на расстояния до 20-30 км и более от источника  загрязнения. Это создает реальную угрозу для питьевого водоснабжения  в этих районах.

     Следует также иметь в виду, что загрязнение  подземных вод негативно сказывается  и на экологическом состоянии  поверхностных вод, атмосферы, почв, других компонентов природной среды. Например, загрязняющие вещества, находящиеся  в подземных водах, могут выноситься фильтрационным потоком в поверхностные  водоемы и загрязнять их. Как подчеркивает В.М. Гольдберг (1988), круговорот загрязняющих веществ в системе поверхностных  и подземных вод предопределяет единство природоохранных и водоохранных мер и их нельзя разрывать. В противном  случае меры по охране подземных вод  вне связи с мерами по защите других компонентов природной среды  будут неэффективными.

4.Питьевая  вода.

     В России каждая пятая проба водопроводной  воды не соответствует санитарно-химическим нормам, каждая восьмая – микробиологическим, а 90% питьевой воды в стране не соответствует  рекомендуемым санитарным нормам, химическим и микробиологическим стандартам. Эту  воду используют 70% городов и населенных пунктов. Больше всего нам портит жизнь хлор, используемый для дезинфекции  воды. Хотя вначале он спасает от инфекций, однако потом его производные  начинают медленно убивать нас, так  как обладают канцерогенным, мутагенным эффектом, влияют на наследственность. По данным американских исследований, у людей, постоянно употребляющих  хлорированную воду, вероятность  рака мочевого пузыря на 21% и рака прямой кишки на 38% выше, чем у тех, кто  пьет очищенную, но нехлорированную  воду.

     Тем не менее, в США хлорируется 75% воды (1993 год).

     В Японии воду очищают с помощью  озона, хотя один из его недостатков  состоит в том, что он не обладает долговременным действием соединений хлора. Поэтому перед употреблением  водопроводную воду надо очищать. Для  освобождения от хлора воду целесообразно  отстаивать (от нескольких часов до суток). Для освобождения от микробов и хлора воду необходимо кипятить не более 1-3 мин. Сырую воду можно  пить только в крайних случаях. Нежелательно использовать для приготовления  пищи горячую водопроводную воду: горячая вода химически более  агрессивна, и это может приводить  к выщелачиванию тяжелых металлов из водопроводных труб. Тяжелые металлы  накапливаются в жизненно важных органах человека, вызывая со временем их заболевания⁹.

     В последнее время стали использоваться различные бытовые фильтры для  доочистки воды. Фильтр должен удалять  микробы, хлор и его производные, тяжелые металлы, нефтепродукты, нитраты  и нитриты, пестициды. Однако опасно и вторичное загрязнение воды микроорганизмами, осевшими на самом  фильтре.

     Приблизительно 70% европейцев предпочитают держать  на кухне фильтры-кувшины. Каждая вторая американская семья устанавливает  фильтры прямо на кухонный кран с  переключателем: вода для приготовления  пищи идет через фильтр, для мытья  – минуя его. Как уже отмечалось, для питания каждого человека требуется примерно 3 л воды в  день.

     Японцы  и американцы переходят сейчас на электрохимические фильтры. Таким  фильтром является российско-английский фильтр «Изумруд». Принцип его действия основан на химической реакции, проходящей под воздействием сильного электрического поля в присутствии катализатора. В результате вода полностью очищается  от микроорганизмов, органических соединений и ионов тяжелых металлов. Удается  даже снизить концентрацию минеральных  солей, что практически недостижимо  при любом другом способе очистки. Эти фильтры вечные, в них нет  расходуемых материалов, однако нужна  электроэнергия.

     Хорошо  зарекомендовал себя отечественный  фильтр «Аквафор», выполненный в  виде насадки на кран. В этом фильтре  глубокая очистка воды достигается  за счет использования «Аквалена» –  сорбента нового поколения. Это вещество применяется в медицине для очистки  крови. Фильтр эффективно противодействует любым загрязнениям: бактериальным, тяжелым металлам, фенолу, хлороформу, бензопирену. Его можно с одинаковым успехом использовать в любом  регионе, а также на даче, в походе, в деловой поездке. Ресурс сменного картриджа – 1000 л («Аквафор 300»), 4000 л («Аквафор Модерн»), 15000 л («Аквафор В150»). После фильтров, как бы хороши они  не были, воду лучше кипятить. Загрязнению подвергаются не только поверхностные, но и подземные воды. В целом состояние подземных вод оценивается как критическое и имеет опасную тенденцию дальнейшего ухудшения.

5. Экологические последствия  загрязнения гидросферы

     Загрязнение водных экосистем представляет огромную опасность для всех живых организмов и, в частности, для человека. В  своей работе я хочу начать в первую очередь с пресноводных водоёмов.

     Установлено, что под влиянием загрязняющих веществ  в пресноводных экосистемах отмечается падение их устойчивости, вследствие нарушения пищевой пирамиды и  ломки сигнальных связей в биоценозе, микробиологического загрязнения, эвтрофирования и других крайне неблагоприятных  процессов. Они снижают темпы  роста гидробионтов, их плодовитость, а в ряде случаев приводят к  их гибели.

     Ускоренная, или так называемая антропогенная, эвтрофикация связана с поступлением в водоемы значительного количества биогенных веществ - азота, фосфора и других элементов в виде удобрений, моющих веществ, отходов животноводства, атмосферных аэрозолей и т.д. В современных условиях эвтрофикация водоемов протекает в значительно менее продолжительные сроки - несколько десятилетий и менее.

     Антропогенное эвтрофирование весьма отрицательно влияет на пресноводные экосистемы, приводя  к перестройке структуры трофических  связей гидробионтов и резкому возрастанию  биомассы фитопланктона. Благодаря  массовому размножению синезеленых  водорослей, вызывающих «цветение» воды, ухудшается ее качество и условия  жизни гидробионтов (к тому же выделяющих опасные для человека токсины). Возрастание  массы фитопланктона сопровождается уменьшением разнообразия видов, что  приводит к невосполнимой утрате генофонда, уменьшению способности  экосистем к гомеостазу и саморегуляции¹⁰.

     Процессы  антропогенной эвтрофикации охватывают многие крупные озера мира - Великие  Американские озера, Балатон, Ладожское, Женевское и др., а также водохранилища  и речные экосистемы, в первую очередь, малые реки. На этих реках кроме  катастрофически растущей биомассы синезеленых водорослей с берегов  происходит зарастание их высшей растительностью. Сами же сине-зеленые водоросли в  результате своей жизнедеятельности  производят сильнейшие токсины, представляющие опасность для гидробионтов и  человека.

     Помимо  избытка биогенных веществ на пресноводные экосистемы губительное  воздействие оказывают и другие загрязняющие вещества: тяжелые металлы (свинец, кадмий, никель и др.), фенолы, СПАВ и др. Так, например, водные организмы  Байкала, приспособившиеся в процессе длительной эволюции к естественному  набору химических соединений притоков озера, оказались неспособными к  переработке чуждых природным водам  химических соединений (нефтепродуктов, тяжелых металлов, солей и др.). В результате отмечено обеднение  гидробионтов, уменьшение биомассы зоопланктона, гибель значительной части численности  популяции байкальской нерпы  и др.

     Морские экосистемы. Скорости поступления загрязняющих веществ в Мировой океан в последнее время резко возросли. Ежегодно в океан сбрасывается до 300 млрд. м³ 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, например¹¹.

     Среди химических токсикантов наибольшую опасность для морской биоты  и человека представляют нефтяные углеводороды пестициды и тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий и др.).

     Экологические последствия загрязнения морских  экосистем выражаются в следующих  процессах и явлениях:

     - нарушении устойчивости экосистем;

     - прогрессирующей эвтрофикации;

     - появлении «красных приливов»;

     - накоплении химических токсикантов  в биоте;

     - снижении биологической продуктивности;

     - возникновении мутагенеза и канцерогенеза  в морской среде;

     - микробиологическом загрязнении  прибрежных районов моря.

     До  определенного предела морские  экосистемы могут противостоять  вредным воздействиям химических токсикантов, используя накопительную, окислительную  и минерализующую функции гидробионтов. Так, например, двухстворчатые моллюски способны аккумулировать один из самых  токсичных пестицидов - ДДТ и при  благоприятных условиях выводить его  из организма. (ДДТ, как известно, запрещен в России, США и некоторых других странах, тем не менее, он поступает  в Мировой океан в значительном количестве.) Ученые доказали и существование  в водах Мирового океана интенсивных  процессов биотрансформации бензапирена, благодаря 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 другие вещества, которые, взаимодействуя с тяжелыми металлами, переводят  их в менее токсичные формы¹².

     В то же время в океан поступают  все новые и новые токсичные  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.

     Для здоровья человека неблагоприятные  последствия при использовании  загрязненной воды, а также при  контакте с ней (купание, стирка, рыбная ловля и др.) проявляются либо непосредственно при питье, либо в результате биологического накопления подлинным пищевым цепям типа вода - планктон - рыбы - человек или  вода - почва - растения - животные - человек  и др.

     При контакте человека с загрязненной водой  различные паразиты могут проникнуть в кожу и вызвать тяжелые заболевания, особенно характерные для тропиков и субтропиков.

     В современных условиях увеличивается  опасность и таких эпидемических  заболеваний, как холера, брюшной  тиф, дизентерия и др., вызванных  бактериальным загрязнением воды.

Заключение

     Защита  водных ресурсов от истощения и  загрязнения и их рационального  использования для нужд народного  хозяйства - одна из наиболее важных проблем, требующих безотлагательного решения. В России широко осуществляются  мероприятия по охране окружающей Среды, в частности по очистке производственных сточных вод.

     Одним из основных направлений работы по охране водных ресурсов является внедрение  новых технологических процессов  производства, переход на замкнутые (бессточные)  циклы водоснабжения, где очищенные сточные воды не сбрасываются, а многократно используются в технологических процессах. Замкнутые  циклы промышленного водоснабжения  дадут возможность полностью  ликвидировать сбрасываемые сточных  вод в поверхностные водоемы, а свежую воду использовать для пополнения безвозвратных потерь.

     В химической промышленности намечено более  широкое внедрение малоотходных и безотходных технологических  процессов, дающих наибольший экологический  эффект. Большое внимание уделяется  повышению эффективности очистки  производственных сточных вод.

     Значительно уменьшить загрязненность воды, сбрасываемой предприятием, можно путем выделения  из сточных вод ценных примесей, сложность решения этих задач  на предприятиях химической промышленности состоит в многообразии технологических  процессов и получаемых продуктов. Следует отметить также, что основное количество воды в отрасли расходуется  на охлаждение. Переход от водяного охлаждения к воздушному позволит сократить  на 70-90 % расходы воды в разных отраслях промышленности. В этой связи крайне важными  являются разработка и внедрение  новейшего оборудования, использующего  минимальное количество воды для  охлаждения.