Загрязнение органическими соединениями.

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 6Следующая ⇒

Эти соединения присутствуют во всех хозяйственно-бытовых стоках. Они поступают в водоемы в результате перегрузки очистных сооружений, неправильной их эксплуатации, а в некоторых случаях из-за их отсутствия.

Сброс в проточные водоемы стоков с высоким содержанием органических соединений вызывает полное разрушение исходной экосистемы.

В поверхностных водах, загрязненных органическими соединениями, резко увеличивается количество бактерий, причем наряду с патогенными (способными вызывать заболевания других организмов) развиваются гетеротрофные (питающиеся готовыми органическими веществами и неспособные синтезировать органику из неорганики) микроорганизмы, минерализующие органику. Такая микрофлора разлагает весь органический комплекс, причем численность бактерий связана с концентрацией органики и уменьшается вниз по течению.

При загрязнении органикой стоячих вод наблюдается иная картина. Для водных объектов этого типа (озера, болота, пруды и др.) характерны малая скорость движения воды и слабое обогащение кислородом. Процессы повышения продуктивности озер, вызванные увеличением количества питательных веществ (фосфаты, нитраты, органика), поступающих с речным и поверхностным стоком, называется эвтрофикацией. При этом наблюдается интенсивное развитие фитопланктона и водных растений. Если в естественных условиях эти процессы могут протекать в течение длительного времени, то антропогенное воздействие чрезвычайно ускоряет их, особенно в случаях сбросов со сточными водами значительных количеств органических веществ, фосфатов и нитратов.

Таким образом, вспышки продуктивности фитопланктона являются признаком наличия процессов эвтрофикации стоячих вод. Количественное увеличение фитопланктона снижает прозрачность воды, что препятствует протеканию процесса фотосинтеза в глубинных слоях, а это в свою очередь способствует обогащению кислородом поверхностных слоев воды и сильному уменьшению его содержания в нижних слоях; этому же в немалой степени способствует жизнедеятельность бактерий по аэробному разложению мертвого органического вещества. Эти факторы вызывают существенные изменения в зооценозе озера. Исчезают виды рыб, обитающие в чистых и холодных водах с высоким содержанием кислорода (лососевые), а им на смену приходят неприхотливые травоядные виды (карповые). Резким скачком увеличивается продуктивность системы. В дальнейшем после полного исчезновения кислорода в нижних слоях воды начинаются процессы анаэробного брожения.

Загрязнение хлорорганическими соединениями (ХОС).

Человечество долгое время недооценивало опасность производства хлорорганической продукции (пестициды, побочные продукты производств, где хлор используется в качестве отбеливателя).

С химической точки зрения органические соединения хлора, загрязняющие биосферу и представляющие наибольшую опасность, можно разделить на несколько групп:

1. Хлорпроизводные циклоалканов и циклоалкадиенов, например, гексахлоран.

2. ДДТ и его производные.

3. Хлорпроизводные диоксина.

4. Хлорпроизводные дибензофурана.

5. Хлорбифенилы.

Последние три группы объединяют нередко под одним названием полихлорполициклические соединения (ПХПС).

Почти все ХОС чрезвычайно опасны для теплокровных, так как они:

- высокотоксичны;

- обладают большой биологической активностью полифункционального характера;

- необычайно устойчивы в окружающей среде и живых организмах;

- способны к накоплению в пищевых цепях;

- характеризуются большим временем удержания;

- образуют стабильные и токсичные продукты распада или трансформации.

Так, например, наиболее широко распространенный в недавнем прошлом инсектицид ДДТ обнаружен сейчас на всех уровнях биосферы (даже в жировых тканях пингвинов в Антарктике! ). Его период полураспада несколько лет. Производство и применение ДДТ в нашей стране запрещено с 1972 года, однако последствия его вредоносного действия будут еще очень долго проявляться.

ПХПС еще более опасны, так как, даже находясь в организме в ничтожных концентрациях, подавляют иммунную систему и адаптационные возможности, а в более высоких концентрациях канцерогенны. Они нарушают передачу нервных импульсов и некоторые генетические механизмы. Признано, что ПХПС на сегодняшний день – сильнейшие ксенобиотики, действие которых на биосферу полифункционально и еще далеко не полностью изучено.

Загрязнение нефтью.

С 1980 г. добыча нефти растет по экспоненте. Сейчас ее ежегодно извлекают из недр Земли и донных отложений нефть в объеме 3, 2× 10¹² л.

В состав нефти входит более 150 различных углеводородов, из них примерно одну половину составляют алифатические, а другую – ароматические. В различных сортах нефти (в зависимости от происхождения) доля каждого компонента варьирует в широких пределах, так же как и доля других, более редких составных частей, содержащих, в частности, азот, серу, кислород, железо, никель, ванадий, медь и т. д.

Выделяют пять типов воздействия нефти на морские экосистемы:

1. Непосредственное отравление живых организмов с летальным исходом.

2. Нарушение физиологической активности у гидробионтов.

3. Прямое обволакивание нефтепродуктами живого организма.

4. Возникновение болезней, вызванное попаданием в организм углеводородов.

5. Негативные изменения в среде обитания.

В водоемах нефть и нефтепродукты скапливаются первоначально в поверхностной пленке, однако затем при перемешивании воды образуются устойчивые эмульсии в толще воды, которые частично растворяются или оседают на дно, Аэробные бактерии, деятельность которых обусловливает естественное самоочищение водоемов, окисляют нефтепродукты до нетоксичных соединений (в конечном итоге до СО₂ и Н₂О).

Таким образом, в окружающей среде оказываются значительно менее вредные соединения. Однако эти процессы идут очень медленно и лишь при определенных условиях (достаточной концентрации кислорода и температуры воды не ниже 5 – 10^oС).

Рис. 4. Схема загрязнения гидросферы и круговорота воды

В пресноводных водоемах летальной концентрацией нефтепродуктов для взрослых особей рыб считаются значения около 10 – 15 мг/дм3, а при значительно более низких концентрациях (0, 05 – 1, 0 мг/дм³) гибнут икра и мальки, а также планктон – кормовая база рыб [Шустов С. Б., Шустова Л. В. Химические основы экологии: Учеб. пос. для шк. -М.: Просвещение, 1994. -239 с.].

Необходимо обратить внимание и на то, что устойчивость водных систем по отношению к потокам загрязнителей зависит от климатогеографических условий. Так, если в умеренном климате какой-то условной реке требуется 200 – 300 км для того, чтобы справиться с каким-то количеством хозяйственно-бытовых стоков за счет процессов «самоочищения», то при прочих равных условиях на Севере это расстояние возрастает до 1000 – 1500 км из-за низких температур, короткого вегетационного периода, меньшей активности жизненных процессов и продуктивности этих систем, более высоких требований гидробионтов к качеству воды.

В общем случае, с учетом антропогенного воздействия круговорот воды в биосфере можно представить в виде испарения ее с поверхности гидросферы и суши, использования на бытовые и промышленные нужды и возврата в гидросферу в виде осадков и стоков (см. рисунок 4.).

Роль гидросферы в развитии земли исключительно велика. Во-первых, на начальном этапе развития Земли гидросфера выполняла защитные функции и смягчала теплые и холодные импульсы, действующие на планету. Во-вторых, в связи с постоянным круговоротом воды гидросфера стала глобальной транспортной системой, формирующей поверхность земли в процессе эрозии, и переносящей растворенные вещества и органику. В-третьих, гидросфера стала глобальным аккумулятором органических и неорганических веществ, переносящих реками и атмосферными потоками и образующихся в водоемах.

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 Следующая ⇒