Екологічні проблеми гідросфери

Екологічні проблеми гідросфери
24 березня 1989 року супертанкер «Ексон Вальдез» налетів на риф в протоці Принца Вільяма поблизу Аляски — унікальній екосистемі планети. Наслідки катастрофи для природи були жахливими: загинули 86 тисяч птахів, у тому числі 139 рідкісних білоголових орлів, були знищені мільйони мідій, морських їжаків та інших мешканців морських глибин.

Забруднення атмосфери, яке набуло великомасштабного характеру, завдало збитку рікам, озерам, водоймищам, ґрунтам. Забруднюючі речовини і продукти їх перетворень рано чи пізно з атмосфери потрапляють на поверхню землі. Це і без того велике лихо значно погіршується тим, що й на водойми, і на землю безпосередньо йде потік відходів. Величезні площі сільськогосподарських угідь піддаються впливу різних пестицидів і добрив, ростуть території смітників.

Відомі такі забруднення води:

  1. фізичне забруднення — пісок, мул, глина — наслідки ерозії, пил, радіоактивні домішки, частинки золи від ТЕС;
  2. теплове — спуск у водойми води з теплових та атомних електростанцій;
  3. біологічне — мікроорганізми, віруси, бактерії, грибки, найпростіші, черви, промисловими біологічними забруднювачами є м’ясокомбінати, цукрові та маслозаводи;
  4. хімічне — кислоти, солі, луги;
  5. органічне — нафта та її сполуки, відходи тваринництва;
  6. поверхневе — активні речовини — миючі засоби, пестициди.

Скидання відпрацьованих забруднених вод у водойми призводить до погіршення якості води. В ріки та інші водоймища скидається майже 450 км3 стічних вод, при цьому майже половина з них без попереднього очищення. Промислові підприємства скидають стічні води прямо в ріки. Стоки з полів також надходять у ріки й озера. Забруднюються і підземні води — найважливіший резервуар прісних вод. Забруднення прісних вод і земель бумерангом повертається до людини в продуктах харчування і питний воді.

Для того, щоб води зберегли свою здатність самоочищатись, необхідно не менш як десятикратне розведення стоків чистою водою. Забруднена вода не тільки не придатна для використання, але й завдає непоправної шкоди природному середовищу.

У природному стані вода ніколи не вільна від домішок. У ній розчинені різні гази і солі, зважені тверді частинки. Навіть прісною ми називаємо воду із вмістом розчинених солей до 1 г на літр.

Ріки завжди були джерелом прісної води. Але в сучасну епоху вони стали транспортувати відходи. Відходи на водозбірній території по руслам рік стікають у моря й океани. Велика частина використаної води повертається в ріки і водойми у вигляді стічних вод. Дотепер ріст очисних споруд відставав від росту споживання води. І на перший погляд у цьому полягає корінь зла. Насправді все набагато серйозніше. Навіть після очищення, включаючи біологічне, усі розчинені неорганічні речовини і до 10% органічних забруднюючих речовин залишаються в очищених стічних водах. Така вода знову може стати придатною для споживання тільки після багатократного розведення чистою природною водою. І тут для людини важливе співвідношення абсолютної кількості стічних вод, хоча б очищених, і водяного стоку рік.

Світовий водогосподарчий баланс показав, що на усі види водокористування витрачається 2200 км3 води на рік. На розбавлення стоків йде майже 20% ресурсів прісних вод світу. За умови, що норми водоспоживання зменшаться, а очищення охопить усі стічні води, все одно щорічно буде потрібно 30-35 тис. км3 прісної води на розведення стічних вод. Це означає, що ресурси повного світового річкового стоку будуть близькі до вичерпання, а в багатьох районах світу вони вже вичерпані. Адже 1 км3 очищеної стічної води псує 10 км3 річкової води, а неочищеної — в 3-5 разів більше. Кількість прісної води не зменшується, але її якість різко падає, вона стає непридатною для споживання.

Людству доведеться змінити стратегію водокористування. Необхідність змушує ізолювати антропогенний водяний цикл від природного. Практично це означає перехід на замкнуте водопостачання, на маловодну чи маловідходну, а потім й на «суху» чи безвідхідну технологію, що супроводжується різким зменшенням обсягів споживання води і очищених стічних вод.

Запаси прісної води потенційно великі. Однак у будь-якому районі світу вони можуть виснажитись через нераціональне водокористування чи забруднення. Число таких місць росте, охоплюючи цілі географічні райони. Потреба у воді не задовольняється в 20% міського і 75% сільського населення світу. Обсяг споживаної води залежить від регіону і рівня життя і складає від 3 до 700 л на добу на одну людину.

Споживання води промисловістю також залежить від економічного розвитку даного району. Наприклад, у Канаді промисловість споживає 84% усього водозабору, а в Індії — 1%. Найбільш водоємні галузі промисловості — сталеварна, хімічна, нафтохімічна, целюлозно-паперова і харчова. На них йде майже 70% усієї води, затрачуваної в промисловості. В середньому у світі на промисловість йде приблизно 20% усієї споживаної води. Головний же споживач прісної води — сільське господарство: на нього йде 70-80% усієї прісної води. Зрошуюче землеробство займає лише 15-17% площі сільськогосподарських угідь, а дає половину всієї продукції. Майже 70% посівів бавовнику у світі існує завдяки зрошенню.

Обмежені і навіть мізерні в багатьох країнах запаси прісних вод значно скорочуються через забруднення. Зазвичай забруднюючі речовини поділяють на кілька класів залежно від їх природи, хімічної будови і походження.

Забруднення надходять з побутових, сільськогосподарських чи промислових стоків. Їх розкладання відбувається під дією мікроорганізмів і супроводжується споживанням розчиненого у воді кисню. Якщо кисню у воді достатньо і кількість відходів невелика, то аеробні бактерії досить швидко перетворюють їх у порівняно нешкідливі залишки. В іншому випадку діяльність аеробних бактерій придушується, вміст кисню різко падає, розвиваються процеси гниття. При вмісті кисню у воді нижче 5 мг на 1 літр, а в районах нересту — нижче 7 мг, багато видів риб гинуть.

Хвороботворні мікроорганізми і віруси містяться в погано оброблених чи зовсім необроблених каналізаційних стоках населених пунктів і тваринницьких ферм. Потрапляючи в питну воду, патогенні мікроби і віруси викликають різні епідемії, такі, як спалахи сальмонельозу, гастроентериту, гепатиту та ін. У розвинених країнах на даний час поширення епідемій через громадське водопостачання відбувається рідко. Можуть бути заражені харчові продукти, наприклад овочі, вирощувані на полях, які удобрюються шлаками після очищення побутових стічних вод. Водяні безхребетні, наприклад, чи устриці, інші молюски із заражених водойм часто служили причиною спалахів черевного тифу.

Поживні речовини, головним чином сполуки азоту і фосфору, надходять у водойми з побутовими і сільськогосподарськими стічними водами. Збільшення вмісту нітритів і нітратів у поверхневих і підземних водах веде до забруднення питної води і до розвитку деяких захворювань, а ріст цих речовин у водоймах викликає їх посилену евтрофікацію (збільшення запасів біогенних і органічних речовин, внаслідок якого бурхливо розвиваються планктон і водорості, поглинаючи весь кисень у воді). Це явище призводить до порушення екологічної рівноваги в водних системах, згубно діє на донні організми.

До неорганічних і органічних речовин також відносяться сполуки важких металів, нафтопродукти, пестициди (отрутохімікати), синтетичні детергенти (миючі засоби), феноли. Вони надходять у водойми з відходами промисловості, побутовими і сільськогосподарськими стічними водами. Багато з них у водяному середовищі або взагалі не розкладаються, або розкладаються дуже повільно і здатні накопичуватись в харчових ланцюгах. Їх кількість у ріках і водоймах постійно зростає через ерозію ґрунтів у результаті неправильного ведення сільського господарства, зведення лісів, а також зарегульованості річкового стоку.

Джерелом теплового забруднення служать підігріті скидні води теплоелектростанцій і промисловості. Підвищення температури природних вод змінює природні умови для водяних організмів, знижує кількість розчиненого кисню, змінює швидкість обміну речовин. Багато мешканців рік, озер та водоймищ гинуть, розвиток інших подавляється.

Ще кілька десятиліть назад забруднені води були островами у відносно чистому природному середовищі. Зараз картина змінилась, утворились суцільні масиви забруднених територій.

Нафтове забруднення Світового океану, безсумнівно, — найбільш розповсюджене явище. Від 2 до 4% водяної поверхні Тихого й Атлантичного океанів постійно вкриває нафтова плівка. Ріки світу щорічно виносять у морські й океанічні води більше 1,8 млн. т нафтопродуктів. У морі нафтове забруднення має різні форми. Воно може бути плівкою, якою вкривається поверхня води, а при розливах товщина нафтового покриття спочатку може складати кілька сантиметрів. З часом утвориться емульсія нафти у воді чи води в нафті. Пізніше виникають грудочки важкої фракції нафти, нафтові агрегати, які здатні довго плавати на поверхні моря. До плаваючих грудочок мазуту прикріплюються різні дрібні тварини, якими охоче харчуються риби і вусаті кити. Разом з ними вони заковтують і нафту. Одні риби від цього гинуть, інші наскрізь просочуються нафтою і стають непридатними для вживання через неприємний запах і смак.

Усі компоненти нафти токсичні для морських організмів. Нафта впливає на структуру угруповання морських тварин. При нафтовому забрудненні змінюється співвідношення видів і зменшується їх різноманітність. Так, рясно розвиваються мікроорганізми, які харчуються нафтовими вуглеводнями, а біомаса цих мікроорганізмів отруйна для багатьох морських мешканців. Доведено, що дуже небезпечний тривалий хронічний вплив навіть невеликих концентрацій нафти. При цьому поступово падає первинна біологічна продуктивність моря. У нафти є ще одна неприємна побічна властивість. Її вуглеводні здатні розчиняти в собі ряд інших забруднюючих речовин, таких, як пестициди, важкі метали, які разом з нафтою концентруються в приповерхневому шарі і ще більше отруюють його. Ароматична фракція нафти містить речовини мутагенної і канцерогенної природи, наприклад бензипірен. Зараз отримані численні докази наявності мутагенних ефектів забрудненості морського середовища. Бензипірен активно циркулює по морських харчових ланцюгах і потрапляє в їжу людей.

Найбільші кількості нафти зосереджені в тонкому приповерхневому шарі морської води, що грає особливо важливу роль для різних сторін життя океану. У ньому зосереджено безліч організмів, цей шар відіграє важливу роль для багатьох популяцій. Поверхневі нафтові плівки порушують газообмін між атмосферою й океаном. Змінюються процеси розчинення і виділення кисню, вуглекислого газу, теплообміну, міняється відбивна здатність (альбедо) морської води.

Хлоровані вуглеводні, широко застосовувані як засоби боротьби зі шкідниками сільського і лісового господарства, з переносниками інфекційних хвороб, уже багато десятиліть разом зі стоком рік і через атмосферу надходять у Світовий океан. ДДТ і його похідні, поліхлорбіфеніли й інші стійкі сполуки цього класу зараз знаходять всюди у Світовому океані, включаючи Арктику й Антарктику. Вони легко розчинні в жирах і тому накопичуються в органах риб, ссавців, морських птахів. Будучи ксенобіотиками, тобто речовинами цілком штучного походження, вони не мають серед мікроорганізмів своїх «споживачів» і тому майже не розкладаються в природних умовах, а тільки накопичуються у Світовому океані. Разом з тим, вони гостро токсичні, впливають на кровотворну систему, придушують ферментативну активність, сильно впливають на спадковість. Разом з річковим стоком в океан надходять і важкі метали, багато з яких мають токсичні властивості. Це до 2 млн. т свинцю, до 20 тис. т кадмію і до 10 тис. т ртуті на рік. Найбільш високі рівні забруднення мають прибережні води і внутрішні моря. Чималу роль у забрудненні Світового океану відіграє й атмосфера. Так, наприклад, до 30% усієї ртуті і 50% свинцю, що надходять у океан щорічно, переноситься через атмосферу.

За своєю токсичною дією в морському середовищі особливу небезпеку представляє ртуть. Під впливом мікробіологічних процесів токсична неорганічна ртуть перетворюється на більш токсичні органічні форми ртуті. Накопичені завдяки біоакумуляції в рибі чи молюсках сполуки метилованої ртуті являють пряму загрозу життю і здоров'ю людей. Згадаймо хоча б сумнозвісну хворобу «мінамато», яка отримала назву від японської затоки, де дуже різко проявилось отруєння місцевих жителів ртуттю. Вона забрала чимало життів і підірвала здоров'я багатьом людям, які споживали морські продукти з затоки, на дні якої нагромадилось чимало ртуті від відходів прилеглого комбінату.

Ртуть, кадмій, свинець, мідь, цинк, хром, миш'як та інші важкі метали не лише накопичуються в морських організмах, отруюючи тим самим морські продукти харчування, але й згубно впливають на мешканців моря. Коефіцієнти нагромадження токсичних металів, тобто концентрація їх на одиницю ваги в морських організмах відносно морської води, міняються в широких межах від сотень до сотень тисяч, залежно від природи металів і видів організмів. Ці коефіцієнти показують, як накопичуються шкідливі речовини в рибі, молюсках, ракоподібних, планктонних і інших організмах.

Масштаби забруднення продуктів морів і океанів настільки великі, що в багатьох країнах встановлені санітарні норми на вміст у них тих чи інших шкідливих речовин. Цікаво відзначити, що при концентрації ртуті у воді, тільки в 10 разів більшої за її природний вміст, забруднення устриць вже перевищує норму, встановлену в деяких країнах. Це показує, наскільки близька та межа забруднення морів, до якої не можна й підступити без шкідливих наслідків для життя і здоров'я людей.

Однак наслідки забруднення небезпечні насамперед для всіх живих мешканців морів і океанів. Ці наслідки різноманітні. Первинні критичні порушення у функціонуванні живих організмів під дією забруднюючих речовин виникають на рівні біологічних ефектів: після зміни хімічного складу клітин порушуються процеси дихання, росту і розмноження організмів, можливі мутації і канцерогенез; порушуються рух і орієнтація в морському середовищі. Морфологічні нерідко проявляються у вигляді різноманітних патологій внутрішніх органів: змін розмірів, розвитку спотворених форм. Особливо часто ці явища реєструються при хронічному забрудненні. Все це відбивається на стані окремих популяцій, на їх взаємовідносинах. У такий спосіб виникають екологічні наслідки забруднення. Важливим показником порушення стану екосистем є зміна числа вищих таксонів риб. Істотно змінюється фотосинтезуюча дія в цілому. Росте біомаса мікроорганізмів, фітопланктону, зоопланктону. Це характерні ознаки евтрофікації морських водойм, особливо вони значні у внутрішніх морях. У Каспійському, Чорному, Балтійському морях за останні 10-20 років біомаса мікроорганізмів виросла майже у 10 разів. У Японському морі справжнім нещастям стали «червоні припливи», наслідок евтрофікації, при якій бурхливо розвиваються мікроскопічні водорості, а потім зникає кисень у воді, гинуть водні тварини й утворюється величезна маса гниючих залишків, які отруюють не тільки море, але й атмосферу.

Забруднення Світового океану призводить до поступового зниження первинної біологічної продукції. За оцінками вчених, вона скоротилась на 10%. Відповідно до цього знижується і щорічний приріст інших мешканців моря.

X

Вхід

Завантажую...