Неорганическое загрязнение водоёмов

Водоёмы загрязняются сточными водами промышленных и коммунальных предприятий, при заготовке, обработке и сплаве лесоматериалов, водами шахт, рудников, нефтепромыслов, выбросами водного, железнодорожного и автомобильного транспорта.

Широкое применение синтетических моющих средств в быту и промышленности приводит к увеличению их концентрации в сточных водах. При концентрации 1 мг/л погибают мелкие планктонные организмы, такие как водоросли, дафнии, коловратки. При концентрации 5 мг/л гибнет рыба. Синтетические моющие средства практически не удаляются очистными сооружениями, поэтому они довольно часто попадают в водоёмы, а оттуда - в водопроводную воду.

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 3.1.

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.

Несколько сот обитателей водоёмов очень чувствительны к присутствию в воде органических веществ и поэтому служат индикаторами благополучия водных экосистем. Установлено, что некоторые водные беспозвоночные способны накапливать большое количество радиоактивных элементов и ядохимикатов, поэтому их используют в качестве индикаторов загрязнения природной среды.

Природная вода обладает способностью к самоочищению под влиянием естественных факторов: солнечного света, атмосферных газов, жизнедеятельности организмов - бактерий, грибов, зелёных растений, животных. В процессе естественного самоочищения при многократном разбавлении стоков чистой водой в реке через 24 часа остаётся около 50 процентов бактерий, а через 36 часов - только 0,5 процента.

Многие крупные реки подверглись сильному загрязнению, так например практически полностью загрязнены: Ока, Волга, Кама, Обь, Иртыш. В этом районе располагается множество радиационно-опасных объектов таких как склады химического оружия(Волга, Ока, Кама), атомные электростанции, захоронения ядерных отходовтАж По сравнению с ними наша река Лена чистая, хотя в начале сезона навигации тАЬмы пьём соляркутАЭ, нетрудно представить, что творится в тех реках.

Среди основных источников загрязнения гидросферы минеральными веществами и биогенными элементами следует упомянуть предприятия пищевой промышленности и сельское хозяйство. С орошаемых земель ежегодно вымывается около 10 млн.т. солей.

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.

При сильном загрязнении самоочищения воды не происходит из-за гибели организмов и нарушения естественных биологических процессов. Поэтому в зависимости от степени и характера загрязнения применяют специальные методы отчистки сточных вод: механические, химические и биологические. Но так как это плохо финансируется отчистка ведётся плохо.

3.2. Органические загрязнения (нефть).

Многие моря постигла та же участь, что и реки, например прибрежные воды Охотского моря загрязнены крупными нефтяными пятнами, так же загрязнены и донные отложения. У Японского моря та же проблема. Практически полностью загрязнено Баренцево море, крупные нефтяные пятна плавают по Каспийскому и Чёрному морям.

Сегодня обитатели морей страдают от губительных загрязнений, вызванных деятельностью человека. Страдают водоросли и моллюски, ракообразные и медузы. Болеют и гибнут рыбы и дельфины. Один из наиболее опасных загрязнителей - нефть, попадающая в воду при аварии танкеров или при добыче её из морских глубин. В обиход специалистов вошло даже ставшее теперь широко распространённым понятие Влчёрный прибойВ». Гибель и опустошение приносит этот ВлприбойВ» обитателям моря и побережья.

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 пряму или разветвленную цепь.

Учёные всего мира ищут способы борьбы с подобными загрязнениями. Проводят эксперименты, используя живые организмы для очистки моря.

Нефть попадала в море естественным путём задолго до того, как человек стал загрязнять природу. В море нашлись бактерии, которые начали её использовать в пищу. Небольшое количество бактерий всегда присутствует даже в чистой воде. Почуяв добычу, бактерии - тАЬнефтеедытАЭ начинают усиленно питаться и активно размножаться. Их число вблизи пятен нефти и нефтепродуктов резко увеличивается. Пройдёт несколько дней - и опасное радужное пятно исчезнет, превращённое неутомимыми микробами в безвредные для других морских существ составляющие. Сами же размножившиеся бактерии станут пищей для микроскопического планктона.

Всё бы хорошо, но беда в том, что при катастрофах супертанкеров и авариях на нефтяных платформах в море выливаются сотни тысяч тонн нефти!

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:

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 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.

С таким количеством ВлгрязиВ» морским очистителям быстро справится не под силу. А время очень важный фактор. Чем скорее будет отчищено море, тем меньше погибнет и пострадает его обитателей.

Большие надежды возлагаются на биологический метод очистки - искусственное разведение микробов - пожирателей нефти. Их культуры в сухом состоянии могут годами хранится в специальных упаковках, а при авариях их будут высевать в больших количествах на нефтяное пятно.