Наука «Экология». Этапы становления. Цель и задачи экологии

Загрязнение поверхностных  и  подземных вод можно распределить на такие типы:

1. механическое - повышение содержания механических примесей, свойственное в основном поверхностным видам загрязнений;
2. химическое - наличие в воде органических  и  неорганических веществ токсического  и  нетоксического действия;
3. бактериальное  и  биологическое - наличие в воде разнообразных патогенных микроорганизмов, грибов  и  мелких водорослей;
4. радиоактивное - присутствие радиоактивных веществ в поверхностных или подземных водах;
5. тепловое - выпуск в водоемы подогретых вод тепловых  и  атомных ЭС.

Нефть  и  нефтепродукты  на современном этапе являются основными  загрязнителями  внутренних   водоемов, вод  и  морей, Мирового океана. Попадая в водоемы, они создают разные формы загрязнения: плавающую на воде нефтяную пленку, растворенные или эмульгированные в воде. Нефтепродукты, осевшие на дно тяжелые фракции и т.д. При этом изменяется запах, вкус, окраска, поверхностное натяжение, вязкость воды, уменьшается кол-во кислорода, появляются вредные органические вещества, вода приобретает токсические свойства  и представляет угрозу не только для человека. 12 г нефти делают непригодной для употребления тонну воды.

Довольно вредным загрязнителем  промышленных вод является фенол. Он содержится в сточных водах многих нефтехимических предприятий. При этом резко снижаются биологические процессы  водоемов, процесс их самоочищения, вода приобретает специфический запах карболки.

На жизнь населения  водоемов  пагубно влияют сточные воды целлюлозно-бумажной промышленности. Окисление древесной массы сопровождается поглощением значительного количества кислорода, что приводит к гибели икры, мальков  и  взрослых рыб. Волокна и другие нерастворимые вещества засоряют воду и ухудшают ее физико-химические свойства. На рыбах и на их корме - беспозвоночных - неблагоприятно отражаются молевые сплавы. Из гниющей древесины и коры выделяются в воду различные дубильные вещества. Смола  и  другие экстрактивные продукты разлагаются  и  поглощают много кислорода, вызывая гибель рыбы, особенно молоди  и  икры. Кроме того, молевые сплавы сильно засоряют реки, а топляк нередко полностью забивает их дно, лишая рыб нерестилищ  и  кормовых мест.

Атомные электростанции радиоактивными отходами загрязняют реки. Радиоактивные вещества концентрируются мельчайшими планктонными микроорганизмами  и  рыбой, затем по цепи питания передаются другим животным. Установлено, что радиоактивность планктонных обитателей в тысячи раз выше, чем воды, в которой они живут.

Сточные воды, имеющие  повышенную радиоактивность (100 кюри на 1л  и  более), подлежат захоронению  в подземные бессточные бассейны  и  специальные резервуары.

Рост населения, расширение старых  и  возникновение новых  городов значительно увеличили поступление бытовых стоков во внутренние водоемы. Эти стоки стали источником загрязнения рек  и  озер болезнетворными бактериями  и  гельминтами. В еще большей степени загрязняют водоемы моющие синтетические средства, широко используемые в быту. Они находят широкое применение также в промышленности  и сельском хозяйстве. Содержащиеся в них химические вещества, поступая со сточными водами в реки  и озера, оказывают значительное влияние на биологический и физический режим водоемов. В результате снижается способность вод к насыщению кислородом, парализуется деятельность бактерий, минерализующих органические вещества.

Вызывает серьезное  беспокойство  загрязнение   водоемов  пестицидами  и  минеральными удобрениями, которые попадают с полей вместе со струями дождевой  и  талой воды. В результате исследований, например, доказано, что инсектициды, содержащиеся в воде в виде суспензий растворяются в нефтепродуктах, которыми загрязнены реки  и  озера. Это взаимодействие приводит к значительному ослаблению окислительных функций водных растений. Попадая в водоемы, пестициды накапливаются в планктоне, бентосе, рыбе, а по цепочке питания попадают в организм человека, действуя отрицательно как на отдельные органы, так  и  на организм в целом.

 

Сточные воды, содержащие растительные волокна, животные  и  растительные жиры, фекальную массу, остатки плодов  и  овощей, отходы кожевенной  и  целлюлозно-бумажной промышленности, сахарных  и  пивоваренных заводов, предприятий мясо-молочной, консервной  и  кондитерской промышленности, являются причиной органических загрязнений  водоемов.

Нагретые сточные воды тепловых ЭС  и  др. производств  причиняют “тепловое  загрязнение  ”, которое угрожает довольно серьезными последствиями: в нагретой воде меньше кислорода, резко изменяется термический режим, что отрицательно влияет на флору  и  фауну  водоемов , при этом возникают благотворные условия для массового развития в водохранилищах сине-зеленых водорослей - так называемого “цветения воды” Загрязняются реки  и  во время сплава, при гидроэнергетическом строительстве, а с началом навигационного периода увеличивается  загрязнение  судами речного флота.

Загрязнение Мирового океана.

1. Нефть и нефтепродукты

Нефть представляет собой  вязкую маслянистую жидкость, имеющую  темно-коричневый цвет и обладающую слабой флуоресценцией. Нефть состоит преимущественно из насыщенных алифатических 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) , полициклические ( пирон).

  г) Олефины (алкены). (до 10% от общего состава) - ненасыщенные нециклические соединения с одним или двумя атомами водорода у каждого атома углерода в молекуле, имеющей прямую или разветвленную цепь.

  Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане.

2. Пестициды- составляют группу искусственно созданных веществ, используемых для борьбы с вредителями и болезнями растений. Пестициды делятся на следующие группы:

-  инсектициды для  борьбы с вредными насекомыми,

- фунгициды и бактерициды  -  для борьбы с бактериальными  болезнями растений,

-  гербициды против  сорных растений.

Установлено, что пестициды, уничтожая вредителей, наносят вред многим полезным организмам и подрывают здоровье биоценозов. В водной среде чаще других встречаются представители инсектицидов, фунгицидов и гербицидов. Синтезированные инсектициды делятся на три основных группы: хлорорганические, фосфорорганические и карбонаты.

3. Синтетические поверхностно-активные вещества.

   Детергенты (СПАВ) относятся к обширной группе  веществ, понижающих поверхностное  натяжение воды. Они входят в  состав синтетических моющих  средств (СМС), широко применяемых  в быту и промышленности. Вместе  со сточными водами СПАВ, попадают в материковые воды и морскую среду.

       4. Соединения с канцерогенными свойствами.

   Канцерогенные  вещества - это химически однородные  соединения, проявляющие трансформирующую  активность и способность вызывать  канцерогенные, тератогенные (нарушение процессов эмбрионального развития) или мутагенные изменения в организмах. В зависимости от условий воздействия они могут приводить к ингибированию роста, ускорению старения, нарушению индивидуального развития и изменению генофонда организмов. К веществам, обладающим канцерогенными свойствами, относятся хлорированные алифатические углеводороды, винилхлорид, и особенно, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Максимальное количество ПАУ в современных данных осадках  Мирового   океана  (более 100 мкг/км массы сухого вещества) 0обнаружено в тектонически -  активных зонах, подверженным глубинному термическому воздействию. Основные антропогенные источники ПАУ в окружающей среде - это пиролиз органических веществ при сжигании различных материалов, древесины и топлива.

5. Тяжелые металлы. Тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий, цинк, медь, мышьяк) относятся к числу распространенных и весьма токсичных загрязняющих веществ. Они широко применяются в различных промышленных производствах, поэтому, несмотря на очистные мероприятия, содержание соединения тяжелых металлов в промышленных сточных водах довольно высокое. Большие массы этих соединений поступают в океан через атмосферу. Для морских биоценозов наиболее опасны ртуть, свинец и кадмий. Ртуть переносится в океан с материковым стоком и через атмосферу.

6. Сброс отходов  в море с целью захоронения (дампинг).

   Многие страны, имеющие выход к морю, производят  морское захоронение различных  материалов и веществ, в частности  грунта, вынутого при дноуглубительных работах, бурового шлака, отходов промышленности, строительного мусора, твердых отходов, взрывчатых и химических веществ, радиоактивных отходов.   Объем захоронений составил около 10% от всей массы загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан. Основанием для дампинга в море служит возможность морской среды к переработке большого количества органических и неорганических веществ без особого ущерба воды. Однако эта способность не беспредельна. Поэтому дампинг рассматривается как вынужденная мера, временная дань общества несовершенству технологии. В шлаках промышленных производств присутствуют разнообразные органические вещества и соединения тяжелых металлов. Бытовой мусор в среднем содержит ( на массу сухого вещества) 32-40% 0органических веществ; 0,56% азота; 0,44% фосфора; 0,155% цинка; 0, 085% свинца; 0,001% ртути; 0, 001% кадмия. Во время сброса прохождении материала сквозь столб воды, часть загрязняющих веществ переходит в раствор, изменяя качество воды, другая сорбируется частицами взвеси и переходит в донные отложения. Одновременно повышается мутность воды. Наличие органических веществ чисто приводит к быстрому расходованию кислорода в воде и не едко к его полному исчезновению, растворению взвесей, накоплению металлов в растворенной форме, появлению сероводорода. Присутствие большого количества органических веществ создает в грунтах устойчивую восстановительную среду, в которой возникает особый тип иловых вод, содержащих сероводород, аммиак, ионы металлов. Воздействию сбрасываемых материалов в разной степени подвергаются организмы бентоса и др. В случае образования поверхностных пленок, содержащих нефтяные углеводороды и СПАВ, нарушается газообмен на границе воздух - вода. Загрязняющие вещества, поступающие в раствор, могут аккумулироваться в тканях и органах гидробионтов и оказывать токсическое воздействие на них. Сброс материалов дампинга на дно и длительная повышенная мутность приданной воды приводит к гибели от удушья малоподвижные формы бентоса. У выживших рыб, моллюсков и ракообразных сокращается скорость роста за счет ухудшения условий питания и дыхания. Нередко изменяется видовой состав данного сообщества. При организации системы контроля за выбросами отходов в море решающее значение имеет определение районов дампинга, определение динамики загрязнения морской воды и донных отложений. Для выявления возможных объемов сброса в море необходимо проводить расчеты всех загрязняющих веществ в составе материального сброса.  

7. Тепловое загрязнение.

    Тепловое загрязнение  поверхности водоемов и прибрежных морских акваторий возникает в результате сброса нагретых сточных вод электростанциями и некоторыми промышленными производствами. Сброс нагретых вод во многих случаях обуславливает повышение температуры воды в водоемах на 6-8 градусов Цельсия. Площадь пятен нагретых вод в прибрежных районах может достигать 30 кв. км. Более устойчивая температурная стратификация препятствует водообмену поверхностным и донным слоем. Растворимость кислорода уменьшается, а потребление его возрастает, поскольку с ростом температуры усиливается активность аэробных бактерий, разлагающих органическое вещество. Усиливается видовое разнообразие фитопланктона и всей флоры водорослей. На основании обобщения материала можно сделать вывод, что эффекты антропогенного воздействия на водную среду проявляются на индивидуальном и популяционно-биоценотическом уровнях, и длительное действие загрязняющих веществ приводит к упрощению экосистемы.

 

 

Список используемой литературы:

1. Общая экология: Учебник для вузов / Авт.-сост. А.С.Степановских. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. - 510 с.
2. Воронков Н.А. Основы общей  экологии : Учебник для студентов высших учебных заведений. Пособие для учителей. - М.: Агар, 1999. - 96 с.
3. Николайкин Н.  И .  Экология : Учеб. для вузов / Н.  И . Николайкин, Н. Е. Николайкина, О. П. Мелехова. -- 3-е изд., стереотип. -- М.: Дрофа,2004. - 624 с.
4. «Мировой океан», В.Н. Степанов, «Знание», М. 1994 г.
5. «Экология окружающей среды и человека», Ю.В.Новиков. 1998 г.