Загрязнение гидросферы. Среди химических загрязнителей воды наибольшую опасность представляют фенолы, нефть, нефтепродукты, тяжелые металлы

Среди химических загрязнителей воды наибольшую опасность представляют фенолы, нефть, нефтепродукты, тяжелые металлы, пестициды.

Загрязнение океана связано главным образом с поступлением огромного количества вредных антропогенных веществ на его акватории. Постоянно увеличивающаяся нагрузка на Мировой океан ведет к постепенной деградации морских экосистем с неблагоприятными экологическими последствиями. В настоящее время в водные объекты ежегодно поступает более 30 тыс. различных химических соединений в количестве до 1,2 млрд т, а всего на поверхность океанов, морей и рек в результате аварий и сбросов поступают нефть и нефтепродукты в количестве, превышающем 12 млн т/год. Каждая тонна нефти образует на воде пленку площадью до 12 км2.

Основной путь поступления токсикантов в воду – прямой сброс; затем по значимости следуют поступления токсикантов с речными стоками и из атмосферного воздуха. Значительное количество загрязнителей поступает в акватории морей в результате уничтожения отходов, а также за счет работы морского транспорта и во время аварий танкеров.

Деятельность человека охватывает практически всю акваторию Океана: поверхность служит для мореплавания и рыболовства; прибрежная зона – для извлечения биологических, минеральных, энергетических ресурсов, интенсивного промышленного и жилищного строительства; дно – для добычи полезных ископаемых и захоронения отходов.

Океаны, как огромные впадины в рельефе Земли, являются местом стока поверхностных вод суши. За небольшим исключением замкнутых бессточных водных объектов, земная поверхность промывается атмосферными осадками. Таким образом, в загрязнении Мирового океана участвуют почти все источники антропогенного происхождения. Основными загрязнителями вод являются взвешенные вещества, нефтепродукты, фосфор общий, фенол, СПАВ, соединения тяжелых металлов.

В водные объекты поступают загрязненные сточные воды бытового, промышленного происхождения, ядохимикаты и удобрения, смываемые с полей при паводках, загрязненные атмосферные осадки. В результате речных течений и циркуляционных процессов такие загрязнения распределяются на большие пространства и переносятся на сотни и даже тысячи километров.

В Мировой океан сбрасываются для захоронения многие тысячи тонн отходов, в том числе и весьма опасных химически активных веществ. При этом в водную среду поступают неорганические и органические вещества различного химического и фазового состава. Их отрицательное воздействие проявляется как в образующихся донных отложениях, так и при физико-химическом взаимодействии с водами и населяющими их организмами.

Продуктами жизнедеятельности человека и отходами ряда производств являются органические соединения, которые поступают в водные объекты со сточными водами или в результате фильтрации через грунты. Их разложение осуществляется в результате деятельности аэробных микроорганизмов. В процессах брожения при интенсивном потреблении кислорода, растворенного в воде, образуются СO2, Н2O, а также нитраты, фосфаты, сульфаты и кислородсодержащие соединения других элементов. Это приводит, с одной стороны, к интенсивному разложению водорослей и растений, что стимулирует рост зоопланктона и внешней фауны, потребляющей кислород для дыхания. С другой стороны, возникающий дефицит кислорода приводит к массовой гибели аэробных организмов и размножению анаэробных микроорганизмов, разрушающих биомассу путем брожения. Анаэробный распад приводит к образованию СН4, СO2, Н2S, NН3, что изменяет состав воды и делает часто невозможным ее возврат к аэробным условиям. Существенно негативное влияние фекальных стоков, особенно из-за повышенного содержания в них мочевины и патогенных микробов. Выделяющийся при разложении аммиак создает в воде щелочную среду, растворяющую белки, вызывая массовую гибель организмов.

Другими органическими загрязнителями являются фенолы, их галогенсодержащие соединения, которые попадают в водные объекты со стоками предприятий по производству клеев, пластмасс, кокса. Весьма опасны органические растворители, широко применяемые в различных химических технологиях (например, хлорированные углеводороды).

В число антропогенных загрязнителей водных объектов входят вещества, которые устойчивы или трудноразрушаемы в водной среде. Нефть и нефтепродукты попадают в водные объекты при бурении скважин, потерях при транспортировке, авариях танкеров, а также в результате сливов при промывании емкостей. На воде нефть образует тонкие пленки, которые постепенно создают эмульсионный слой нефть-вода, покрывающий в настоящее время до 20–30 % поверхности Мирового океана (Большаков, 2005).

Этот слой препятствует газообмену между водой и воздухом. Это ведет к повышению в клетках водных организмов содержания СO и их гибели. У морских птиц нефтяная пленка склеивает оперение, что приводит к утрате способности держаться на воде и переохлаждению организма. Микробиологический распад нефти идет неделями и даже месяцами. Растворимые продукты окисления могут обладать токсическим действием, а нерастворимые выпадают в осадок, загрязняя донные отложения. Такие продукты отрицательно воздействуют на гидробиоценозы, так как аккумулируются в морской биоте, передаваясь по трофическим цепям. Потребление морепродуктов создает угрозу здоровью людей. В морскую среду ежегодно поступает около 3,5 млн т нефти и нефтепродуктов.

Особое значение приобрело загрязнение биосферы тяжелыми металлами. К ним относятся более 40 химических элементов периодической системы Д. И. Менделеева. Это хром, марганец, железо, кобальт, никель, медь, цинк, галлий, германий, молибден, кадмий, олово, сурьма, теллур, вольфрам, ртуть, таллий, свинец, висмут и другие.

Главным природным источником тяжелых металлов являются породы (магматические и осадочные) и породообразующие минералы.

Поступление тяжелых металлов в биосферу вследствие техногенного рассеивания осуществляется разнообразными путями. Важнейшим из них является выброс при высокотемпературных процессах в черной и цветной металлургии, при обжиге цементного сырья, сжигании минерального топлива. Кроме того, источником загрязнения биоценозов могут служить орошение водами с повышенным содержанием тяжелых металлов, внесение осадков бытовых сточных вод в почвы в качестве удобрения. Вторичное загрязнение происходит также вследствие выноса тяжелых металлов из отвалов рудников или металлургических предприятий водными или воздушными потоками, поступления больших количеств тяжелых металлов при постоянном внесении высоких доз органических, минеральных удобрений и пестицидов, содержащих тяжелые металлы. Часть техногенных выбросов тяжелых металлов, поступающих в атмосферу в виде аэрозолей, переносится на значительное расстояние и вызывает глобальное загрязнение. Другая часть с гидрохимическим стоком попадает в бессточные водоемы, где накапливается в водах и донных отложениях и может стать источником вторичного загрязнения (Большаков, 2005).

Водоемы, особенно пресные, в значительной степени подвержены загрязнению СПАВ – синтетическими поверхностно-активными веществами. СПАВ поступают в водоемы с бытовыми, промышленными и сельскохозяйственными стоками (в сельском хозяйстве поверхностно-активные вещества используют для эмульгирования пестицидов). В подземные воды поверхностно-активные вещества попадают в результате применения почвенных методов очистки сточных вод на биологических полях, при пополнении запасов сточных вод из открытых водоемов и при загрязнении почвы этими веществами.

Поверхностно-активные вещества относятся к экологически жестким веществам. Они очень трудно ассимилируются природной средой и крайне отрицательно влияют на состояние водоемов. Это обусловлено тем, что на их окисление расходуется много растворенного кислорода, который при этом не участвует в процессах биологического окисления. Очень вредны для гидробионтов детергенты – моющие средства (мыло, стиральные порошки, шампуни). У рыб они вызывают жаберные кровотечения и удушье, а у теплокровных животных нарушают функции биомембран, усиливая тем самым токсическое и канцерогенное влияние других токсикантов водной среды.