реферат скачать
 

Экология

привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ -

загрязнителей, ухудшающих качество воды. Загрязнения, поступающие в водную

среду, классифицируют по разному, в зависимости от подходов, критериев

и задач. Так, обычно выделяют химическое, физическое

и биологические загрязнения. Химическое загрязнение представляет собой

изменение естественных химических свойств вода за счет увеличения

содержания в ней вредных примесей как неорганической (минеральные соли,

кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органической

природы (нефть и нефтепродукты, органические остатки,

поверхностноактивные вещества, пестициды).

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

диапозон рН промышленных стоков (1,0 - 11,0) и способных изменять рН

водной среды до значений 5,0 или выше 8,0 , 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 6 млн.т. солей. К 2000 году возможно увеличение их

массы до 12 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 300 - 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 процессе

самоочищения вод. При гниении данных осадков могут

образовываться вредные соединения и отравляющие вещества, такие как

сероводород, которые привогдят 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 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 |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.

Страницы: 1, 2


ИНТЕРЕСНОЕ



© 2009 Все права защищены.