Биосфера планеты
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.
Органическое загрязнение. Среди вносимых в океан с суши растворимых
веществ, большое значение для обитателей водной среды имеют не только минеральные,
биогенные элементы, но и органические остатки. Вынос в океан органического
вещества оценивается в 300 - 380 млн.т./год.
Сточные воды, содержащие суспензии
органического происхождения или растворенное органическое вещество, пагубно
влияют на состояние водоемов. Осаждаясь, суспензии заливают дно и задерживают
развитие или полностью прекращают жизнедеятельность данных микроорганизмов,
участвующих в процессе самоочищения вод. При гниении данных осадков могут
образовываться вредные соединения и отравляющие вещества, такие как
сероводород, которые приводят к загрязнению всей воды в реке. Наличие суспензий
затрудняют также проникновение света в глубь воды и замедляет процессы
фотосинтеза.
Одним из основных санитарных требований,
предъявляемых к качеству воды, является содержание в ней необходимого
количества кислорода. Вредное действие оказывают все загрязнения, которые так
или иначе содействуют снижению содержания кислорода в воде.
Поверхностно активные вещества - жиры, масла,
смазочные материалы - образуют на поверхности воды пленку, которая препятствует
газообмену между водой и атмосферой, что снижает степень насыщенности воды
кислородом.
Значительный объем органических веществ,
большинство из которых не свойственно природным водам, сбрасывается в реки вместе
с промышленными и бытовыми стоками. Нарастающее загрязнение водоемов и
водостоков наблюдается во всех промышленных странах.
В связи с быстрыми темпами урбанизации и
несколько замедленным строительством очистных сооружений или их
неудовлетворительной эксплуатацией водные бассейны и почва загрязняются
бытовыми отходами. Особенно ощутимо загрязнение в водоемах с замедленным
течением или непроточных (водохранилища, озера).
Разлагаясь в водной среде, органические отходы
могут стать средой для патогенных организмов. Вода, загрязненная органическими
отходами, становится практически непригодной для питья и других надобностей.
Бытовые отходы опасны не только тем, что являются источником некоторых болезней
человека (брюшной тиф, дизентерия, холера), но и тем, что требуют для своего
разложения много кислорода.
Если бытовые сточные воды поступают в водоем в
очень больших количествах, то содержание растворимого кислорода может
понизиться ниже уровня, необходимого для жизни морских и пресноводных
организмов.
Нефть и нефтепродукты являются наиболее
распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане. К началу 80-ых
годов в океан ежегодно поступало около 6 млн.т. нефти, что составляло 0,23%
мировой добычи. Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из
районов добычи.
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, а
по толщине количество литров на квадратный километр.
Пестициды. 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 сельском хозяйстве давно уже стоит проблема перехода от
химических (загрязняющих среду) к биологическим (экологически чистым) методам
борьбы с вредителями.
В настоящее время более 5 млн.т. пестицидов
поступает на мировой рынок. Около 1,5 млн.т. этих веществ уже вошло в состав
наземных и морских экосистем золовым и водным путем.
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 Земного шара. Так в пробах снега, взятых в Антарктиде,
содержание ПБХ составило 0,03 - 1,2 кг./л.
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, карбоксиметилцеллюлоза, силикаты натрия.
В зависимости от природы и структуры
гидрофильной части молекулы СПАВ делятся на анионактивные, катионоактивные,
амфотерные и неионогенные. Последние не образуют ионов в воде. Наиболее
распространенными среди СПАВ являются анионактивные вещества. На их долю
приходится более 50% всех производимых в мире СПАВ. Присутствие СПАВ в сточных
водах промышленности 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.
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.
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 предприятий поступали в
залив Минамата. Свиней - 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.
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% органических
веществ; 0,56% азота; 0,44% фосфора; 0,155% цинка; 0,085% свинца; 0,001% ртути;
0,001% кадмия. Во время сброса прохождение 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 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 на границе 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.
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.
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.
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 хозяйстве и 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.
Кислые атмосферные выпады на
сушу. 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 окислов 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.
В заключение отмечу следующее.
Одна из наиважнейших нынешних задач человечества -
охрана природы, проблема, ставшая социальной. Снова и снова мы слышим об опасности,
грозящей окружающей среде, но до сих пор многие из нас считают их неприятным,
но неизбежным порождением цивилизации и полагают, что мы ещё успеем справиться
со всеми выявившимися затруднениями.
Однако воздействие человека на окружающую среду
приняло угрожающие масштабы. Чтобы в корне улучшить положение, понадобятся
целенаправленные и продуманные действия. Ответственная и действенная политика
по отношению к окружающей среде будет возможна лишь в том случае, если мы
накопим надёжные данные о современном состоянии среды, обоснованные знания о
взаимодействии важных экологических факторов, если разработает новые методы
уменьшения и предотвращения вреда, наносимого Природе Человеком.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:
1.
Гольдфейн М.Д., Кожевников
Н.В., Трубников А.В., Шулов С.Я. Проблемы жизни в окружающей среде. Учебное
пособие. М.: Химия. 1996г.
2.
Горелов А.А. Структура и
функции экосистем. Экология. 1998г.
3.
Крискунов Е.А., Пасечник
В.В., Сидорин А.П. Экология: Учебник. – М.: Издательский дом "Дрофа",
1995.
4.
Лапо А.В. Следы былых
биосфер. – М., 1979.
5.
Новиков Ю.В. Экология,
окружающая среда и человек: Учебное пособие. – М., 1998.
6.
Общая биология: Справочные
материалы / Составитель В.В.Захаров. - М., Издательский дом "Дрофа",
1995.
7. Серов Г. П. Основы экологической безопасности.
- М.:
МНЭПУ, 1998. -103с.
8.
Ушаков Г.В., Солодов Г.А.
Экология. Биосфера и человек. – Кемерово, 1999.
Страницы: 1, 2
|