некоторых органических веществ в промышленных
сточных водах предоставлена ниже:
|Загрязняющие |Количество в мировом стоке, |
|вещества |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.
4. Проблема загрязнения Мирового океана (на примере ряда
органических соединений).
Нефть и нефтепродукты. Нефть представляет собой вязкую маслянистую
жидкость, имеющую темно-коричневый цвет и обладающую
слабой флуорисценцией. Нефть состоит преимущественно из насыщенных
алифвтических и
гидроароматических углеводородов. Основные компоненты нефти -
углеводороды (до 98%) - 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) Ароматические углеводороды - (20 - 40% от общего состава) -
ненасыщенные циклические соединения ряда бензола, содержащие в
кольце на 6 атомов углерода меньше, чем циклопарафины. 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 6 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 1000 и 350 промышленных скважин
оборудовано. Из-за незначительных утечек ежегодно теряется 0,1 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:
|Внешний вид |Толщина, |Количество нефти, |
| |мкм |л/ кв.км |
| | | |
|1. Едва заметна |0,038 |44 |
| | | |
|2. Серебристый отблеск |0,076 |88 |
| | | |
|3. Следы окраски |0,152 |176 |
| | | |
|4. Ярко окрашенные разводы |0,305 |352 |
| | | |
|5. Тускло окрашенные |1,016 |1170 |
| | | |
|6. Темно окрашенные |2,032 |2310 |
Нефтяная пленка изменяет состав спектра и интенсивность
проникновения в воду света. Пропускание света тонкими пленками сырой нефти
составляет 1-10% (280 нм), 60-70% (400нм).
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 0,5 мкм, менее
устойчивы и характерны для нефтей, содержащих поверхностно-активные
вещества. При удалении летучих фракций, нефть образует вязкие обратные
эмульсии, которые могут 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 растений. 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 среду) к биологическим (экологически чистым) методам борьбы с
вредителями. В настоящее время более 5 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, фунгецидов и гербицидов.
Синтезированные инсектициды делятся на три основных группы:
хлороорганические, фосфороорганические и карбонаты.
Хлороорганические инсектициды получаются 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 ДДТ 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 Земнего 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, понижающих поверхностное натяжение
воды. Они входят в состав синтетических моющих средств (СМС), широко
применяемых в быту и промышленности.
Вместе со сточными водами СПАВ попадают в материковые воды и
морскую среду. СМС содержат полифосфаты натрия, в которых растворены
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 производимых в мире СПАВ. Присутствие
СПАВ в сточных водах промышленнрсти 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.
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 тентонически
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, 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 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 метилртуть. Заражение морепродуктов неоднократно
приводило к ртутному отравлению прибрежного населения. К 1977 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 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 (20-30) т. свинца в год.
Сброс отходов в море с целю 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. 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 среднем содержит (на массу сухого вещества) 32-
40% 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 повышаеся мутность воды.
Наличие органических веществ часто приводит к быстрому расходованию
кислорода в воде и не редко 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 награнице воздух - вода.
Загрязняющие вещества, поступающие в раствор, могут аккумулироваться в
тканях и органах гидробиантов 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.
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 6-8 градусов Цельсия. Площадь пятен
нагретых вод в прибрежных районах может достигать 30 кв.км. Более
устойчивая температурная стратификация препятствует водообмену
поверхностным и донным слоям. Растворимость кислорода уменьшается, а
потребление его возрастает, поскольку с ростом теипературы 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 упроще нию
экосистемы.
5. Загрязнение почвы.
Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонент
биосферы Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы,
происходящие в биосфере.
Важнейшее значение почв состоит в аккумулировании органического
вещества, различных химических элементов, а также энергии. Почвенный
покров выполняет функции биологического поглотителя, разрушителя и
нейтрализатора различных загрязнений. Если это звено биосферы будет
разрушено, то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится.
Именно поэтому чрезвычайно важно изучение глобального биохимического
значения почвенного покрова, его современного состояния и изменения
под влиянием антропогенной деятельности. Одним из видов антропогенного
воздействия является загрязнение пестицидами.
Пестициды как загрязняющий фактор. Открытие пестицидов - химических средств
защиты растений и животных от различных вредителей и болезней - одно из
важнейших достижений современной науки. Сегодня в мире на 1 га.
наносится 300 кг. химических средств. Однако в результате длительного
применения пестицидов в сельском хозяйствем медицине (борьба с
переносчиками болезней) почти повсеместно отличается снижение из
эффективности вследствие развития резистентных рас вредителей и
распространению "новых" вредных организмов, естественные враги и конкуренты
которых были уничтожены пестицидами. В то же время действие пестицидов
стало проявляться в глобальных масштабах. Из громадного количества
насекомых вредными являются лишь 0,3% или 5 тыс. видов. У 250-ти видов
обнаружена резистентность к пестицидам. Это усугубляется явлением
перекрёстной резистенции, заключающейся в том, что повышенная устойчивость
к действию одного препарата сопровождается устойчивостью к соединениям
других классов. С общебиологических позиций резистентность
можно рассматривать как смену популяций в результате перехода от
чувствительного штамма к устойчивому штамму того же вида вследствие
отбора, вызванного пестицидами. Это явление связано с генетическими,
физиологическими и биохимическими перестройками организмов. Неумеренное
применение пестицидов (гербицидов, инсектицидов, дефолиантов) негативно
влияет на качество почвы. В связи с этим усиленно изучается судьба
пестицидов в почвах и возможности и возможности их
обезвреживать химическими и биологическими способами. Очень важно
создавать и применять только препараты с небольшой
продолжительностью жизни, измеряемой неделями или месяцами.
В этом деле уже достигнуты определенные успехи и внедряются
препараты с большой скоростью деструкции, однако проблема в целом ещё не
решена.
Кислые атмосферные выпады на сушу. Одна из острейших глобальных проблем
современности и обозримого будущего - это проблема возрастающей
кислотности атмосферных осадков и почвенного покрова. Районы кислых почв не
знают засух, но их естественное плодородие понижено и неустойчиво; они
быстро истощаются и урожаи на них низкие. Кислотные дожди
вызывают не только подкисление поверхностных вод и верхних горизонтов почв.
Кислотность с нисходящими потоками воды распространяется
на весь почвенный профиль и вызывает значительное подкисление грунтовых
вод. Кислотные дожди возникают в результате хозяйственной деятельности
человека, сопровождающейся эмиссией колоссальных количеств оксилов серы,
азота, углерода. Эти оксилы, поступая в атмосферу переносятся на большие
расстояния, взаимодействуют с водой и превращаются в растворы смеси
сернистой, серной, азотистой, азотной и угольной кислот, которые
выпадают в виде "кислых дождей" на сушу, взаимодействуя
с растениями, почвами, водами. Главными источниками в атмосфере является
сжигание сланцев, нефти, углей, газа в индустрии, в сельском хозяйстве, в
быту. Хозяйственная деятельность человека почти вдвое увеличила поступление
в атмосферу оксилов серы, азота, сероводорода и оксида углерода.
Естественно, что это сказалось на повышении кислотности
атмосферных осадков, наземных и грунтовых вод. Для
решения этой проблемы необходимо увеличить объём систематических
представительных измерений соединений загрязняющих атмосферу веществ на
больших территориях.
6. Заключение
Охрана природы - задача нашего века, проблема, ставшая социальной. Снова и
снова мы слышим об опасности, грозящей окружающей среде, но до сих пор многие из
нас считают их неприятным, но неизбежным порождением цивилизации и полагают, что
мы ещё успеем справиться со всеми выявившимися затруднениями.
Однако воздействие человека на окружающую среду приняло угрожающие масштабы.
Чтобы в корне улучшить положение, понадобятся целенаправленные и продуманные
действия. Ответственная и действенная политика по отношению к окружающей среде
будет возможна лишь в том случае, если мы накопим надёжные данные о современном
состоянии среды, обоснованные знания о взаимодействии важных
экологических факторов, если разработает новые методы уменьшения и предотвращения
вреда, наносимого Природе Человеком.
|
