Проблема загрязнения Мирового океана (на примере ряда органических соединений)

  Промышленное производство пестицидов сопровождается появлением большого количества побочных продуктов, загрязняющих сточные воды. В водной среде чаще других встречаются представители инсектицидов, фунгецидов и гербицидов. Синтезированные инсектициды делятся на три основных группы: хлороорганические, фосфороорганические и карбонаты.

  Хлороорганические инсектициды получаются путем хлороирования ароматических и гетероциклических жидких углеводородов. К ним относятся ДДТ и его производные, в молекулах которых устойчивость алифатических и ароматических групп в совместном присутствии возрастает, всевозможные хлорированные производные хлородиена (элдрин). Эти вещества имеют период полураспада до нескольких десятков лет и очень устойчивы к биодеградации. В водной среде часто встречаются полихлорбифенилы - производные ДДТ без алифатической части, насчитывающие 210 гомологов и изомеров. За последние 40 лет использовано более 1,2 млн.т. полихлорбифенилов в производстве пластмасс, красителей, трансформаторов, конденсаторов.

  Полихлорбифенилы (ПХБ) попадают в окружающую среду в результате сбросов промышленных сточных вод и сжигания твердых отходах на свалках. Последний источник поставляет ПБХ в атмосферу, откуда они с атмосферными осадками выпадают во все районах Земнего шара. Так в пробах снега, взятых в Антарктиде, содержание ПБХ составило 0,03 - 1,2 кг./л.

 

3.3 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.

  СМС содержат полифосфаты натрия, в которых растворены детергенты, а также ряд добавочных ингредиентов, токсичных для водных организмов: ароматизирующие вещества, отбеливающие реагенты (персульфаты, пербораты), кальцинированная сода, карбоксиметил-целлюлоза, силикаты натрия.

  В зависимости от природы и структуры гидрофильной части молекулы СПАВ делятся на анионоактивные, катионоактивные, амфотерные и неионогенные. Последние не образуют ионов в воде. Наиболее распространенными среди СПАВ являются анионоактивные вещества. На их долю приходится более 50% всех производимых в мире СПАВ.

  Присутствие СПАВ в сточных водах промышленнрсти связано с использованием их в таких процессах, как флотационное обогащение руд, разделение продуктов химических технологий, получение полимеров, улучшение условий бурения нефтяных и газовых скважин, борьба с коррозией оборудования. В сельском хозяйстве СПАВ применяется в составе пестицидов.

 

 

 

3.4 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) обнаружено в тентонически активных зонах, подверженным глубинному термическому воздействию. Основные антропогенные источники ПАУ в окружающей среде - это пиролиз органических веществ при сжигании различных материалов, древесины и топлива.

 

3.5 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.

  При выветривании осадочных и изверженных пород ежегодно выделяется 3,5 тыс.т. ртути. В составе атмосферной пыли содержится около 12 тыс.т. ртути, причем значительная часть - антропогенного происхождения. Около половины годового промышленного производства этого металла (910 тыс.т./год) различными путями попадает в океан. В районах, загрязняемых промышленными водами, концентрация ртути в растворе и взвесях сильно повышается. При этом некоторые бактерии переводят хлориды в высокотоксичную метилртуть.

  Заражение морепродуктов неоднократно приводило к ртутному отравлению прибрежного населения. К 1977 году насчитывалось 2800 жертв болезни Миномата, причиной которой послужили отходы предприятий по производству хлорвинила и ацетальдегида, на которых в качестве катализатора использовалась хлористая ртуть. Недостаточно очищенные сточные воды предриятий поступали в залив Минамата.

 Свинец - типичный рассеянный  элемент, содержащийся во всех  компонентах окружающей среды: в  горных породах, почвах, природных  водах, атмосфере, живых организмах. Наконец, свиней активно рассеивается  в окружающую среду в процессе  хозяйственной деятельности человека.

 Это выбросы с промышленными  и бытовыми стоками, с дымом  и пылью промышленных предприятий, с выхлопными газами двигателей  внутреннего сгорания. Миграционный  поток свинца с континента  в океан идет не только с  речными стоками, но и через  атмосферу. С континентальной пылью  океан получает (20-30) т. свинца в  год.

 

3.6.Сброс отходов в море с целю 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% органических  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 повышаеся мутность  воды. Наличие органических веществ  часто приводит к быстрому  расходованию кислорода в воде  и не редко 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 награнице воздух - вода. Загрязняющие вещества, поступающие в раствор, могут аккумулироваться в тканях и органах гидробиантов 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 сбросами 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.

 

3.7. 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 слоям. 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.

 

4. Загрязнение почвы

 

         Почвенный покров Земли представляет  собой важнейший компонент биосферы  Земли. Именно почвенная оболочка  определяет многие процессы, происходящие  в биосфере.

         Важнейшее значение почв состоит  в аккумулировании органического  вещества, различных химических  элементов, а также энергии. Почвенный  покров выполняет функции биологического  поглотителя, разрушителя и нейтрализатора  различных загрязнений. Если это  звено биосферы будет разрушено, то сложившееся функционирование  биосферы необратимо нарушится. Именно поэтому чрезвычайно важно  изучение глобального биохимического  значения почвенного покрова, его  современного состояния и изменения  под влиянием антропогенной деятельности. Одним из видов антропогенного  воздействия является загрязнение  пестицидами.

 

4.1 Пестициды как загрязняющий фактор

 

Открытие пестицидов - химических средств защиты растений и животных от различных вредителей и болезней - одно из важнейших достижений современной науки. Сегодня в мире на 1 га. наносится 300 кг. химических средств. Однако в результате длительного применения пестицидов в сельском хозяйствем медицине (борьба с переносчиками болезней) почти повсеместно отличается снижение из эффективности вследствие развития резистентных рас вредителей и распространению "новых" вредных организмов, естественные враги и конкуренты которых были уничтожены пестицидами.

  В то же время действие пестицидов стало проявляться в глобальных масштабах. Из громадного количества насекомых вредными являются лишь 0,3% или 5 тыс. видов. У 250-ти видов обнаружена резистентность к пестицидам. Это усугубляется явлением перекрёстной резистенции, заключающейся в том, что повышенная устойчивость к действию одного препарата сопровождается устойчивостью к соединениям других классов.

 С общебиологических  позиций резистентность можно  рассматривать как смену популяций  в результате перехода от чувствительного  штамма к устойчивому штамму  того же вида вследствие отбора, вызванного пестицидами. Это явление  связано с генетическими, физиологическими  и биохимическими перестройками  организмов. Неумеренное применение  пестицидов (гербицидов, инсектицидов, дефолиантов) негативно влияет на  качество почвы. В связи с этим  усиленно изучается судьба пестицидов в почвах и возможности и возможности их обезвреживать химическими и биологическими способами.

  Очень важно создавать и применять только препараты с небольшой продолжительностью жизни, измеряемой неделями или месяцами. В этом деле уже достигнуты определенные успехи и внедряются препараты с большой скоростью деструкции, однако проблема в целом ещё не решена.

 

5.2 Кислые атмосферные выпады на сушу (кислотные дожди)

 

  Одна из острейших глобальных проблем современности и обозримого будущего - это проблема возрастающей кислотности атмосферных осадков и почвенного покрова. Районы кислых почв не знают засух, но их естественное плодородие понижено и неустойчиво; они быстро истощаются и урожаи на них низкие.

  Кислотные дожди вызывают не только подкисление поверхностных вод и верхних горизонтов почв. Кислотность с нисходящими потоками воды распространяется на весь почвенный профиль и вызывает значительное подкисление грунтовых вод. Кислотные дожди возникают в результате хозяйственной деятельности человека, сопровождающейся эмиссией колоссальных количеств оксилов серы, азота, углерода. Эти оксилы, поступая в атмосферу, переносятся на большие расстояния, взаимодействуют с водой и превращаются в растворы смеси сернистой, серной, азотистой, азотной и угольной кислот, которые выпадают в виде «кислых дождей» на сушу, взаимодействуя с растениями, почвами, водами.

 Главными источниками  в атмосфере является сжигание  сланцев, нефти, углей, газа в индустрии, в сельском хозяйстве, в быту. Хозяйственная деятельность человека  почти вдвое увеличила поступление  в атмосферу оксилов серы, азота, сероводорода и оксида углерода. Естественно, что это сказалось  на повышении кислотности атмосферных  осадков, наземных и грунтовых  вод. Для решения этой проблемы  необходимо увеличить объём систематических  представительных измерений соединений  загрязняющих атмосферу веществ  на больших территориях.