Загрязнение гидросферы

Воздействие на живую природу.

Позеленение поверхности воды относится к самым явным признакам загрязнения пресных вод. Цветение водных растений здесь наблюдается, когда вода обогащается смесью органических соединений, выщелоченных из окружающей почвы.

Такое обогащение в большей степени вызывают фосфаты, чем нитраты. Этот питательный бульон максимально способствует росту разных видов ряски, водорослей (подробнее о водорослях читайте здесь), а также бактерий (подробнее о бактериях читайте здесь).

Ситуация, которая сложилась в последние 20 лет, вызывает тревогу, потому что, значительная часть из 500 водоемов Англии, покрылась зеленью и стала токсичной ввиду их загрязнения.

Пресная вода превращается в рассадник потенциально опасных видов грибов, простейших животных  и бактерий.

Такие бактерии как листерия и сальмонелла, а также простейшие – например, криптоспоридия – для здоровья человека не менее опасны, чем холера в XIX веке в Европе.

На поверхности воды зелень действует как густой лесной полог, не пропуская в глубину солнечный свет. На водорослях, которые производят кислород, это сказывается губительно. От этих водорослей зависит жизнь водных позвоночных и беспозвоночных.

Определенные виды сине-зеленых водорослей, к тому же, выделяют ядовитые вещества, которые губят рыб и другие водные организмы.

В результате, в летние месяцы многие виды отдыха у воды запрещены в связи с токсичностью и разрастанием водорослей.

Причиной цветения водорослей в водоемах и озерах могут быть, также, удобрение лесной почвы и вырубка лесов – питательные вещества в обоих случаях попадают в воду.

В 16 000 из 85 000 озер в Швеции вода окислилась, а в 5 000 из них рыба полностью исчезла. В воду 4 000 озер, начиная с 1976 года, добавляли известь для восстановления химического баланса и нейтрализации кислоты.

Норвегия и Шотландия прибегли к этим же мерам, где рыбные запасы сократились на 40% по аналогичной причине.

На востоке США ежегодный ущерб, в связи с потерей форели, вызванной окислением водоемов спортивного рыболовства, составил 1 млрд. долларов.

Однако расплачиваются за известкование озер другие сообщества. Так, например, избыток кальция привел к гибели 90% растущего вблизи ягеля, кукушкиного льна и торфяного мха.

В Скандинавию с запада, где английская промышленность производит около 3,7 млн. тонн сернистого газа в год, приходит значительная часть кислотных дождей.

Загрязнение водоемов, как правило, приводит к гибели живой природы, рыб в первую очередь. Но повторная колонизация и восстановление популяций возможно, особенно с человеческой помощью.

Некоторые беспозвоночные переселяются на пораженные участки из мест находящихся выше по течению; другие перелетают сюда за считанные часы.

К нарушению экологического баланса одни организмы чувствительны ( такие как речные блюдечки, чьи жабры забиваются илом), а другим видам нипочем довольно высокие уровни загрязнения.

Трубчатые черви поглощают бактерии и личинок разных видов звонцов, а пиявки легко переносят эвтрофикацию и низкое содержание кислорода.

Виды загрязнения воды

Химическое загрязнение может быть органическим (фенолы, пестициды), неорганическим
(соли, кислоты, щелочи), токсичным (ртуть, мышьяк, кадмий, свинец), нетоксичным.
Эвтрофикация – явление, связанное с поступлением в водоемы большого количества
биогенных элементов (соединений азота и фосфора) в виде удобрений, моющих веществ,
отходов животноводства.

В России концентрации загрязняющих веществ превышают ПДК во многих водных объектах
(табл. 6). При осаждении на дно водоемов вредные вещества сорбируются частицами
пород, окисляются – восстанавливаются, выпадают в осадок. Однако, как правило,
полного самоочищения не происходит.

Бактериальное загрязнение выражается в появлении в воде патогенных бактерий,
вирусов, простейших, грибов и т.д.

Физическое загрязнение может быть радиоактивным, механическим, тепловым.

Очень опасно содержание в воде радиоактивных веществ даже в малых концентрациях.
Радиоактивные элементы попадают в поверхностные водоемы при сбрасывании в них
радиоактивных отходов, захоронении отходов и т.д. В подземные воды радиоактивные
элементы попадают в результате их выпадения с осадками на поверхность земли и
последующего просачивания вглубь земли, либо в результате взаимодействия подземных
вод с радиоактивными горными породами.

Механическое загрязнение характеризуется попаданием в воду различных механических
примесей (шлам, песок, ил и др.), которые могут значительно ухудшать органолептические
показатели.

Тепловое загрязнение связано с повышением температуры природных вод в результате
их смешивания с технологическими водами. Температура сточных вод ТЭС, АЭС выше
температуры окружающих водоемов на 10ºC. При повышении температуры происходит
изменение газового и химического состава в водах, что ведет к размножению анаэробных
бактерий, выделению ядовитых газов – Н₂S, СН₄. Происходит цветение воды, ускоренное
развитие микрофлоры и микрофауны.

Источники загрязнения гидросферы

Вода используется в большинстве видов человеческой деятельности от бытовой до производственной. В соответствии с этим загрязнение гидросферы происходит из многих источников, среди них выделяются:

• естественные;
• антропогенные.

Влияние естественных источников незначительно и обычно сопровождается совместным действием с антропогенными факторами. Например, извержения подземных вулканов приводят к тепловому заражению, характеризующемуся изменению среды под действием новых более высоких температур. Ярче всего естественные причины проявляются во время катаклизмов: разрушается инфраструктура, что приводит к загрязнению вод.

Антропогенные источники

Практически все загрязнители попадают в воду в результате человеческой деятельности. Среди отраслей и видов деятельности, оказывающих негативное воздействие на гидросферу, выделяются:

Пути загрязнения Мирового океана

• — Замусоривание вод. Ежегодно в океанские воды попадает огромное количество мусора. Он скапливается на водной поверхности и начинает медленно гнить, отравляя всё вокруг. Из-за особенностей течения наибольшее скопления мусора находятся в «тихоокеанском пятне», размеры его превышают 10 млн км2 (круг диаметром ~4 тысячи км).
• — Загрязнение нефтью и нефтепродуктами. Нефтедобыча в океане является одной из самых главных причин загрязнения океанских вод. Особенно серьёзный ущерб наносят катастрофы на нефтедобывающих платформах, в результате которых в Мировой океан поступают миллионы баррелей нефти (1 баррель ~ 159 литров).
• — Тяжёлые металлы и токсичные вещества. В основном, поступают они в океанские воды в результате «утилизации» различными предприятиями. Но также попадают они в океан и вместе с бытовыми отходами.
• — Сточные воды. Слив сточных вод осуществляется в Мировой океан (часто через реки). И если поначалу это особого влияния не оказывало (из-за огромных размеров океана), то со временем стало наносить серьёзный ущерб. А учитывая, что численность людей увеличивается, и отходов становится всё больше, перспективы вырисовываются отнюдь не радостные.

Утечка нефти

Только в США ежегодно происходит приблизительно 13000 случаев утечки нефти. В морскую воду ежегодно попадает до 12 млн. т нефти. В Великобритании ежегодно выливается в канализацию свыше 1 млн. т использованного машинного масла.

Нефть, пролитая в морскую воду, оказывает много неблагоприятных воздействий на жизнь моря. Прежде всего гибнут птицы-тонут, перегреваются на солнце или лишаются пищи. Нефть ослепляет живущих в воде животных-тюленей, нерпу. Она уменьшает проникнование света в замкнутые водоемы и может повышать температуру воды. Это особенно губительно для организмов, способных существовать только в ограниченном интервале температур. Нефть содержит токсичные компоненты, например ароматические углеводороды, которые губительно действуют на некоторые формы водной жизни даже в таких концентрациях, как несколько миллионных долей.

О.В.Мосин

Чем опасна деградация гидросферы или новый унитаз Билла Гейтса

Загрязнение питьевой воды самым пагубным образом влияет на организм человека и ухудшает его качество жизни. Факты и цифры плохой воды поражают. Согласно данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), в настоящее время около 2,3 млрд жителей нашей планеты не имеют доступа к чистой воде или канализации.

Более того, примерно 80% болезней на планете являются следствием неподобающего качества воды. Каждый год по этой причине умирает более полумиллиона детей в возрасте до пяти лет. Особенно остро последствия загрязнения воды ощущают жители сельской местности — около 90% из них регулярно используют для питья или купания некачественную воду. Не меньше проблем и с качеством воды в городах.

Миллионы людей во всем мире не имеют доступа к качественной воде

Например, в Индии 53% домов – в них проживает около 600 млн человек – нет централизованной канализации, и люди ходят в общую кабинку, нередко расположенную недалеко от реки. Стоки попадают в водоемы, откуда затем берется вода для питья и бытовых нужд. Премьер-министр страны Нарендра Моди признает, что для Индии это серьезная проблема. Из-за нее миллионы детей имеют задержки в развитии. Фекальные бактерии, попадающие в организм вместе с пищей и питьем, приводя к огромному количеству инфекционных заболеваний. Подобная ситуация типична для многих развивающихся стран.

По данным все той же ВОЗ, каждый доллар, вложенный в улучшение качества и состава воды, приносит около $5,5 экономической отдачи. Люди перестают болеть, и, значит, сокращаются расходы на медицину, повышается качество человеческого капитала. Проблема в том, что у многих стран нет даже этого доллара для предотвращения загрязнения воды или отсутствует понимание серьезности проблемы. Кроме того, менять инфраструктуру водообработки и водоснабжения в крупном городе – это сложнейшая инженерная задача.

Американский бизнесмен и филантроп Билл Гейтс, который потратил уже 35 млрд долларов на благотворительные проекты, в последние годы озаботился проблемой загрязнения питьевой воды. Недавно он представил общественности свою последнюю разработку в этой области – «унитаз будущего», который способен функционировать без подключения к канализации, вообще не использует воду и при этом уничтожает абсолютно все патогенные бактерии.

«Волшебный» унитаз Билла Гейтса, который поможет решить проблему канализационных стоков

Еще в 2010 году фондом Гейтса была запущена программа «Вода, канализация и гигиена», результатом которой и стал инновационный унитаз. Бизнесмен уже потратил 200 млн долларов на поиски безопасных и эффективных способов утилизации сточных вод и планирует в ближайшие годы вложить в подобные проекты еще столько же. Хотя, эта новость и кажется немного курьезной, но сам Гейтс предельно серьезен. Он заявляет, что распространение его изделия в мировом масштабе позволит сэкономить на здравоохранении до 230 млрд долларов в год.

Что такое загрязнение воды, и каким оно бывает?

Вода – прекрасный растворитель. Мы каждый день убеждаемся в этом, подсаливая суп или бросая рафинад в стакан чая. Эта особенность привела к тому, что чистой Н2О в природе практически не существует, получить ее можно разве что в лаборатории. Данное свойство во многом отвечает и за проблему загрязнения воды: вредные химические вещества растворяются в ней, делая непригодной для дальнейшего употребления. Кроме того, различные отходы могут находиться и во взвешенном состоянии. В этом случае они представляют собой мельчайшие капли или мелкие частицы. К примеру, недавно ученые обнаружили в организмах морских животных микроскопические кусочки пластика, которые попадают туда из окружающей среды.

Загрязнение природных вод – это существенное снижение качества водных ресурсов из-за попадания в ручьи, реки, озера, моря и океаны различных химических веществ, твердых отходов или размножения в них микроскопических живых организмов (бактерий, грибов, водорослей). Причины загрязнения воды связаны с деятельностью человека, хотя могут быть и естественные процессы, пагубно влияющие на гидросферу.

Промышленные предприятия — один из главных источников загрязнения гидросферы

Как проявляется загрязнение воды продуктами? Нередко последствия этого видны невооруженным взглядом, но оценка уровня загрязнения требует сложных лабораторных исследований.

В настоящее время известно более 400 веществ и соединений, способных вызывать ухудшить состояние природных вод. Но это не единственная опасность, которая грозит нашей гидросфере. Загрязнения поверхностных вод делятся на следующие классы:

• механические;
• химические;
• биологические (бактериальные);
• радиоактивные;
• тепловые.

Химическое загрязнение воды – это наличие в ней различных органических и неорганических веществ в количествах, значительно превышающих допустимые нормы. Оно считается самым распространенным видом антропогенного загрязнения воды. Перечень химических веществ, которые отравляют наши реки, моря и озера, впечатляет. Это и нефть вместе с продуктами ее переработки, и тяжелые металлы, и удобрения, используемые в сельском хозяйстве, другие вещества. Наибольшую лепту в отравление воды различной «химией» вносят промышленные предприятия – в их стоках можно обнаружить едва ли не всю таблицу Менделеева. Химическое загрязнение пресных вод остается невидимым, его определение требует довольно сложных лабораторных исследований.

Биологическое загрязнение воды – это значительное увеличение в ней различных микроорганизмов, водорослей, грибов и др. К этому приводит повышение концентрации неорганических и органических веществ. Например, соединения фосфора вызывают «цветение» речной воды.

Радиоактивное загрязнение воды – это существенное повышение содержания в ней радионуклидов. Основным источником деградации водных ресурсов этого типа являются атомные электростанции, могильники ядерных отходов, военные полигоны и др. Радионуклиды имеют свойство накапливаться в планктоне, а затем передаваться по пищевой цепочке, попадая, в конце концов, к нам на стол в виде выловленной рыбы или других морепродуктов. Понятно, что такая еда пагубно влияют на здоровье человека.

Тепловое загрязнение воды – это повышение температуры озер и рек в результате спуска большого объема подогретых вод атомными электростанциями и ТЭС. Оно может достигать 6-8 градуса Цельсия. И хотя тепловое загрязнение воды и кажется самым безобидным из приведенного списка, но это впечатление обманчиво. Повышение температуры приводит к уменьшению концентрации кислорода в воде, что губительно влияет на экосистемы.

Основные источники загрязнения гидросферы

Водные
ресурсы загрязняются естественным путем во время и после природных катаклизмов,
или в результате антропогенной деятельности. Загрязнители воды классифицируют
по группам, видам. Такое деление необходимо для разработки экологических
проектов по очистке природных ресурсов.

Естественные источники загрязнения водоемов

На земле
постоянно изменяется рельеф: подвижки тектонических плит вызывают
землетрясения, активизируются вулканы. Загрязнение воды происходит в период
сильных ливней, ураганов. Есть и другие естественные источники загрязнения
подземных и наземных источников воды, открытых водоемов:

• отходы
  жизнедеятельности живых существ (фекальные массы, биологические жидкости);
• продукты
  разложения природного биоматериала: останков животных, растений;
• смыв
  прибрежных почв в период выпадения осадков;
• попадание
  солей, кислот из подземных минеральных источников;
• гидротермальные
  гейзеры выбрасывают загрязнители в атмосферу.

Все эти
естественные источники загрязнения воды оказывают влияние на биосферу,
происходит видовое изменение флоры и фауны. Глобального загрязнения
гидросистемы не происходит, потому что природа запускает механизмы самоочистки,
постепенно вода очищается естественным образом на биологическом, физическом
уровне без вмешательства человека. Этому способствует круговорот воды в природе.
Во время испарения происходит самофильтрация влаги. Осадки пополняют запасы
водных ресурсов.

Загрязнение воды человеком

Глобальный
характер носит загрязнение поверхностных вод человеком:

• в
  бытовой деятельности;
• при
  производстве продуктов питания (животноводство, растениеводство с
  использованием минеральных удобрений, пестицидов, ядохимикатов);
• на
  состояние гидросферы влияют газодымные выбросы, они вместе с осадками оседают
  на почве;
• при
  добыче полезных ископаемых, пагубные последствия возникают после разливов нефти
  во время аварий в акваториях прибрежных вод, во время транспортировки, до 30%
  Мирового океана покрыто маслянистой пленкой;
• индустриального
  характера, это промышленные стоки, вредные выбросы в атмосферу.

Источники
загрязнения поверхностных и подземных вод различаются по области воздействия:

• механические
  носят поверхностный характер, это самые безобидные, легко устраняемые
  загрязнения;
• в
  химических присутствуют токсины, органические и минеральные вещества,
  оказывающие пагубное воздействие на животных, растения, микроорганизмы;
• биологические
  вызывают развитие болезнетворных микробов, бактерий, грибков, некоторые
  колиформные бактерии в воде существуют в жидкой среде от 3 месяцев до года,
  становятся истопником загрязнения;
• к
  физическим относятся стоки из охлаждающих контуров, всевозможные вибрации,
  ультразвук, влияющие на нервную систему представителей фауны;
• радиоактивные
  содержат нуклиды, они поступают из мест захоронения отходов АЭС, производства
  ядерного оружия, с рудников по добыче урановой руды.

Источники
загрязнения подземных вод, открытых водоемов являются различные стоки, они
классифицируются по происхождению:

• промышленные
  включают отходы производственного цикла, бытовые стоки;
• городские
  фекальные и хозяйственные сточные потоки, поступающие в систему канализации;
• твердые
  отходы, разлагающиеся и растворяющиеся в процессе хранения;
• стоки
  с промышленных, строительных площадок, городских улиц, с/х объектов, полей;
• оползни,
  лавины, селевые и паводковые потоки, сметающие все на своем пути;
• стоки
  с промышленных, пассажирских судов хозяйственного и бытового характера;
• тепловые
  стоки с электростанций.

Угрозу для
людей, животных представляют источники загрязнения гельминтами пищи воды
предметов обихода, они попадают в почву:

• вместе
  с необеззараженными канализационными стоками;
• из
  навоза, вывозимого на поля для удобрения;
• отходов
  животноводства;
• переработки
  продуктов питания.

Гельминты
попадают в водоемы с талыми водами, бытовыми, ливневыми и паводковыми стоками,
твердыми отходами.

Источники загрязнения.

В пресную воду загрязнители попадают различными путями, косвенными или прямыми, но всегда при участии человека: в результате утечек и проливов, намеренных сбросов отходов, в результате несчастных случаев.

Фермерские хозяйства являются крупнейшими потенциальными источниками загрязнения. В Уэльсе и Англии фермерские хозяйства занимают почти 80% земель.

В источники пресной воды проникает часть необработанного навоза животных, покрывающего почву.

Кроме того, фермеры Уэльса и Англии ежегодно вносят в почву 2,5  млн. тонн азота, калия и фосфора, и часть этих удобрений попадает в пресную воду.

Некоторые из них – стойкие органические соединения, проникающие в пищевые цепи и вызывающие экологические проблемы.

В Великобритании сегодня свертывают производство хлор-органических соединений, которые в 1950-е годы выпускались в большом количестве.

Пресноводным водоемам все большую угрозу представляют стоки, сбрасываемые рыбоводческими хозяйствами, ввиду широкого применения ими фармацевтических средств борьбы с болезнями рыб.

Источники большого количества питательных веществ, которые попадают в пресную воду, кадмия, алюминия и железа, в первую очередь, – это лесные хозяйства и открытый дренаж.

Кислотность лесной почвы увеличивается с ростом деревьев, и проливные дожди образуют очень кислые стоки, которые губительны для живой природы.

Причиной серьезной экологической катастрофы может стать навозная жижа, попав в реку. Потому что ее концентрация больше в 100 раз, чем у сточных вод, обработанных на очистных сооружениях.

Особенно пагубно атмосферное загрязнение пресной воды. Есть 2 таких вида загрязнителей: газы (закись азота и сернистый газ) и грубодисперсные (капельки жидкостей, зола, пыль и сажа).

Они все продукты сельскохозяйственной и промышленной деятельности. Концентрированные кислоты, азотная и серная, образуются, если в дождевой капле эти газы соединяются с водой.