МБОУ Кашарская СОШ
«Загрязнение природных вод»
Выполнила: Меркулова Елизавета,
учащаяся 10 «б» класса
Учитель:Колесникова Т.Н.
2015-2016 учебный год
На
всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с
тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство
человека в природу резко усилилось, расширился объём этого вмешательства, оно
стало многообразнее и сейчас грозит стать глобальной опасностью для
человечества. Расход невозобновимых видов сырья повышается, все больше пахотных
земель выбывает из экономики, так на них строятся города и заводы. Человеку
приходится все больше вмешиваться в хозяйство биосферы - той части нашей
планеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время
подвергается нарастающему антропогенному воздействию.
Большое
волнение среди экологов вызывает загрязнение Мирового океана.
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. .
Источниками загрязнений вод могут быть:
1) атмосферные осадки, с которыми
поступают различные загрязнители антропогенного характера из воздуха и почв;
2) городские сточные воды, содержащие
фекалии, детергенты (моющие средства), патогенные микроорганизмы;
3) сточные воды различных отраслей
производства.
Наиболее стойкие загрязнители - нефтяные
масла. Опасны загрязнители целлюлозно-бумажной, химической, текстильной,
металлургической, горнорудной, пищевой промышленности, заводов по очистке
урановой руды и переработке ядерного топлива для реакторов, атомных
электростанций. Источником загрязнения является и сельское хозяйство в связи с
применением пестицидов, удобрений, образованием животноводческих стоков, богатых
мочевиной (они могут поступать в водоемы с сельскохозяйственных угодий с
ливневыми водами).
Обычно различают биологическое (органическое),
химическое и физическое (тепловое) загрязнения вод.
Биологическое
загрязнение
Биологическое загрязнение - стоки,
содержащие фекалии, мочу, пищевые отходы, стоки боен, пивоваренных, молочных и
сахарных заводов, сыроварен, отходы целлюлозно-бумажной промышленности,
кожевенных производств и др. Такие воды являются бактериологически зараженными
и могут вызывать дизентерию, кишечные инфекции, тиф и другие инфекционные
заболевания. К патогенам относятся: бактерии, вирусы, простейшие организмы,
грибковые образования, черви и др.
Химическое загрязнение представляет собой
изменение естественных химических свойств воды за счет увеличения содержания в
ней вредных примесей неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи,
глинистые частицы) и органической природы (нефть и нефтепродукты, органические
остатки, поверхностноактивные вещества, пестициды). Его вызывают сточные воды
предприятий, содержащие в токсичных количествах соли тяжелых металлов, нитраты
и нитриты, сульфаты и сульфиды, персульфаты, нефтепродукты, фенолы, пестициды и
другие химические соединения, которые нарушают процессы фотосинтеза,
обусловливают непригодность воды для рыбного хозяйства, рекреационных целей и
хозяйственно-питьевого назначения.
Химическое
загрязнение
Химическое загрязнение представляет собой
изменение естественных химических свойств воды за счет увеличения содержания в
ней вредных примесей неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи,
глинистые частицы) и органической природы (нефть и нефтепродукты,
органические остатки, поверхностноактивные вещества, пестициды). Его вызывают
сточные воды предприятий, содержащие в токсичных количествах соли тяжелых
металлов, нитраты и нитриты, сульфаты и сульфиды, персульфаты, нефтепродукты,
фенолы, пестициды и другие химические соединения, которые нарушают процессы
фотосинтеза, обусловливают непригодность воды для рыбного хозяйства,
рекреационных целей и хозяйственно-питьевого назначения.
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. Тяжелые металлы поглощаются
фитопланктоном, а затем передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным
организмам. Токсический эффект некоторых наиболее распространенных
загрязнителей гидросферы представлен в таблице:
Вещество
|
Планктон
|
Ракообразные
|
Моллюски
|
Рыбы
|
1. Медь
|
+++
|
+++
|
+++
|
+++
|
2. Цинк
|
+
|
++
|
++
|
++
|
3. Свинец
|
-
|
+
|
+
|
+++
|
4. Ртуть
|
++++
|
+++
|
+++
|
+++
|
5. Кадмий
|
-
|
++
|
++
|
++++
|
6. Хлор
|
-
|
+++
|
++
|
+++
|
7. Роданид
|
-
|
++
|
+
|
++++
|
8. Цианид
|
-
|
+++
|
++
|
++++
|
9. Фтор
|
-
|
-
|
+
|
++
|
10. Сульфид
|
-
|
++
|
+
|
+++
|
Степень
токсичности (примечание):
-
отсутствует + - очень слабая ++ - слабая +++ - сильная
++++ - очень сильная
Кроме перечисленных в таблице веществ, к
опасным заразителям водной среды можно отнести неорганические кислоты и основания,
обуславливающие широкий диапазон рН промышленных стоков ( 11,0 11,0) и
способных изменять рН водной среды до значений 15,0 или выше 18,0 , 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 16 млн.т.
солей. К 2000 году возможно увеличение их массы до 112 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 1300 380 млн.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 процесс 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 13 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:
Загрязняющие вещества
|
Количество в мировом стоке, млн.
т/год
|
1. Нефтепродукты
|
26, 563
|
2. Фенолы
|
0,460
|
3. Отходы производств
синтетических волокон
|
5,500
|
4. Растительные органические
остатки
|
0,170
|
5. Всего
|
33, 273
|
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 для 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.
Основные продукты загрязнения Мирового океана
Вызывает тревогу у экологов и
продолжающееся загрязнение Мирового океана нефтью и нефтепродуктами, достигшее
уже 1/5 его общей поверхности. Нефтяное загрязнение таких размеров может
вызвать существенные нарушения газо- и водообмена между гидросферой и атмосферой.
Нефть представляет собой вязкую
маслянистую жидкость, имеющую темнокоричневый цвет и обладающую слабой
флуорисценцией. Нефть состоит преимущественно из насыщенных алифатических и
гидроароматических углеводородов. Основные компоненты нефти углеводороды (до
98%) подразделяются на 4 класса:
1) Парафины (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.
2) Циклопарафины. ( 30 - 60% от
общего состава) насыщенные циклические соединения с 56 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.
3) Ароматические углеводороды. (20
- 40% от общего состава) ненасыщенные циклические соединения ряда
бензола, со держащие в кольце на 6 атомов углерода меньше, чем циклопара фины.
В нефти присутствуют летучие соединения с молекулой в виде одинарного кольца (
бензол, толуол, ксилол), затем бициклические (нафталин), полуциклические
(пирен).
4) Олефины (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
180ых годов в океан ежегодно поступало около 16 млн.т. нефти, что составляло
10,23% 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 12 млн. т. нефти. За 16
последние 130 лет, начиная с 1964 года, пробурено около 12000 скважин в Мировом
океане, из них только в Северном море 1000 и 1350 промышленных скважин
оборудовано. Из-за незначительных утечек ежегодно теряется 10,1 млн.т. нефти.
Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками.
Объем загрязнений из этого источника составляет 12,0 млн.т./год.
Со стоками промышленности ежегодно
попадает 10,5 млн.т. нефти. Попадая в морскую среду, нефть сначала растека ется
в виде пленки, образуя слои различной мощности. Нефтяная пленка изменяет состав
спектра и интенсивность проникновения в воду света. Пропускание света тонкими
пленка ми сырой нефти составляет 1-10% (280 нм), 60-70% (400нм). Пленка
толщиной 13-40 мкм 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 10,5 мкм, менее устойчивы и
характерны для нефтей, содержащих поверхностноактивные вещества. При удалении
лету чих фракций, нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые могут
сохраняться на поверхности, переноситься течением, выбрасываться на берег и
оседать на дно.
I.
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 растений. Установлено, что
пестициды уничтожая вредителей, наносят вред многим полезным организмам и подры
вают здоровье биоценозов. В сельском хозяйстве давно уже сто ит проблема
перехода от химических (загрязняющих среду) к би ологическим (экологически
чистым) методам борьбы с вредителя ми. В настоящее время более 15 млн.т.
0пестицидов поступает на мировой рынок. Около 11,5 млн.т. 0этих веществ уже
вошло в состав наземных и морских экосистем золовым и водным путем. Про
мышленное производство пестицидов сопровождается появлением большого количества
побочных продуктов, загрязняющих сточные воды. В водной среде чаще других
встречаются представители инсектицидов, фунгецидов и гербицидов. Синтезированные
инсек тициды делятся на три основных группы: хлороорганические,
фосфороорганические и карбонаты. 0Хлороорганические инсектици ды получают путем
хлороирования ароматических и гетероцикли ческих жидких углеводородов. К ним
относятся ДДТ 0и его произ водные, в молекулах которых устойчивость
алифатических и аро матических групп в совместном присутствии возрастает,
всевоз можные хлорированные производные хлородиена (элдрин). 0Эти ве щества
имеют период полураспада до нескольких десятков лет и очень устойчивы к биодеградации.
В водной среде часто встре чаются полихлорбифенилы 0производные ДДТ 0без
алифатической части, насчитывающие 210 гомологов и изомеров . За последние 140
лет использовано более 11,2 млн.т. 0полихлорбифенилов в производстве пластмасс,
красителей, трансформаторов, конденсаторов. Полихлорбифенилы ( ПХБ) 0попадают 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.
II.
Синтетические
поверхностноактивные вещества.
Детергенты (СПАВ) 0относятся к
обширной группе веществ, понижающих поверхностное натяжение воды. Они входят в
состав синтетических моющих средств ( СМС) 0, широко применяемых в быту и
промышленности. Вместе со сточными водами СПАВ попадают в материковые воды и
морскую среду. СМС содержат полифосфаты 18 натрия, в которых растворы детергенты,
а также ряд добавочных ингредиентов, токсичных для водных организмов:
ароматизирующие вещества, отбеливающие реагенты (персульфаты, пербораты),
кальцинированная сода, карбоксиметилцеллюлоза, силикаты натрия. В зависимости
от природы и структуры гидрофильной части молекулы СПАВ делятся на
анионоактивные, катионоактивные, амфотерные и неионогенные. Последние не
образуют ионов в воде. Наиболее распространенными среди СПАВ являются анионоактивные
вещества. На их долю приходится более 50% всех про изводимых в мире СПАВ.
Присутствие СПАВ в сточных водах промышленности связано с использованием их в
таких процессах, как флотационное обогащение руд, разделение продуктов
химических технологий, получение полимеров, улучшение условий бурения нефтяных
и газовых скважин, борьба с коррозией оборудования. В сельском хозяйстве СПАВ
применяется в составе пестицидов.
III.
Соединения
с канцерогенными свойствами.
Канцерогенные вещества это
химически однородные соединения, проявляющие трансформирующую активность и
способность вызывать канцерогенные, тератогенные (нарушение процессов
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, винилхлорид, и особенно, полициклические
ароматические углеводороды (ПАУ). Максимальное количество ПАУ в современных
данных осадках Мирового океана (более 100 мкг/км массы сухого вещества)
обнаружено в тектонически активных зонах, подверженным глубинному термическому
воздействию. Основные антропогенные источники ПАУ в окружающей среде это
пиролиз органических веществ при сжигании различных материалов, древесины и
топлива.
IV.
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, поэтому, 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 13,5 тыс.т. ртути. В составе атмосферной пыли содержится около 112
тыс.т. ртути, причем значительная часть антропогенного проихождения. 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 метилртуть. Заражение
морепродуктов неоднократно приводило к ртутному отравлению прибрежного
населения. К 1977 году насчитывалось 2800 жертв болезни Миномата, причиной
которой послу жили отходы предприятий по производству хлорвинила и
ацетальдегида, на которых в качестве катализатора использовалась хлористая
ртуть. Недостаточно очищенные сточные воды предриятий поступали в залив
Минамата. Свиней 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 (2030)*103 т.
свинца в год.
Сброс отходов в море с целью
захоронения (дампинг)
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. 20 Объем захоронений составил около 10% от всей
массы загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан. Основанием для
дампинга в море служит возможность морской среды к переработке большого
количества органических и неорганических веществ без особого ущерба воды.
Однако эта способность не беспредельна. Поэтому дампинг рассматривается как
вынужденная мера, временная дань общества несовершенству технологии. В шлаках
промышленных производств присутствуют разнообразные органические вещества и
соединения тяжелых металлов. Бытовой мусор в сред нем содержит (на массу сухого
вещества) 32-40% органических веществ; 0,56% азота; 0,44% фосфора; 0,155%
цинка; 0,085% свинца; 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
часто приводит к быстрому 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 и др. В случае образования поверхностных пленок, содержащих
нефтяные углеводороды и СПАВ, нарушается газообмен на границе воздух вода.
Загрязяющие вещества, поступающие
в раствор, могут аккумулироваться в тканях и органах гидробиантов и оказывать
токсическое воздействие на них. Сброс материалов дампинга на дно и дли тельная
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. При 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 68 градусов Цельсия. Площадь пятен нагретых 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 фитопланктона 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.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.