Источники и разновидности загрязнения гидросферы. Последствия глобального загрязнения гидросферы.

 

Под загрязнением водоемов понимают снижение их био­сферных функций и экологического значения в результате по­ступления в них вредных веществ.

Загрязнение вод проявляется в изменении физических и органолептйческих свойств (нарушение прозрачности, окра­ски, запахов, вкуса), увеличении содержания сульфатов, хло­ридов, нитратов, токсичных тяжелых металлов, сокращении растворенного в воде кислорода воздуха, появлении радиоак­тивных элементов, болезнетворных бактерий и других загряз­нителей.

Россия обладает одним из самых высоких водных потенциалов в мире — на каждого жителя России приходится свы­ше 30 000 м³/год воды. Однако в настоящее время из-за за­грязнения или засорения около 70% рек и озер России утрати-ли свои качества как источника питьевого водоснабжения, в результате около половиньг населения потребляют загрязнен­ную недоброкачественную воду (Государственный доклад «Во­да питьевая», 1995).

Нарушено исторически сложившееся равновесие в водной среде Байкала —- уникальнейшем озере нашей планеты, кото-рое, по подсчетам ученых, могло бы обеспечивать чистой во-дой все человечество в течение почти полустолетия. Только за последние 15 лет загрязнено более 100 км³ байкальской во­ды. На акваторию озера ежегодно поступает более 8500 т неф­тепродуктов, 750 т нитратов, 13 тыс. т хлоридов и других за-грязнителей. Ученые полагают, что только размеры озера и огромный объем водной массы, а также способность биоты участвовать в процессах самоочищения спасают экосистему Байкала от полной деградации.

Главные загрязнители вод. Установлено, что более 400 видов веществ могут вызвать загрязнение вод. В случае пре­вышения допустимой нормы хотя бы по одному из трех пока­зателей вредности: санитарно-токсикологическому, общесани­тарному или органолептическому, вода считается загрязнен­ной.

Различают химические, биологические и физические за­грязнители (П. Бертокс, 1980). Среди химических загрязни­телей к наиболее распространенным относят нефть и нефте­продукты, СПАВ (синтетические поверхностно-активные ве­щества), пестициды, тяжелые металлы, диоксины и др. (табл. 14.1). Очень опасно загрязняют воду биологические за­грязнители, например вирусы и другие болезнетворные мик­роорганизмы, и физические — радиоактивные вещества, теп­ло и др.

Основные виды загрязнения вод. Наиболее часто встре­чается химическое и бактериальное загрязнение. Значительно реже наблюдается радиоактивное, механическое и тепловое загрязнение.

Химическое загрязнение —- наиболее распространенное, Iстойкое и далеко распространяющееся. Оно может быть орга-ническим (фенолы, нафтеновые кислоты, пестициды и др.) и неорганическим (соли, кислоты, щелочи), токсичным (мышь­як, соединения ртути, свинца, кадмия и др.) и нетоксичным. При осаждении на дно водоемов или при фильтрации в пла­сте вредные химические вещества сорбируются частицами по­род, окисляются и восстанавливаются, выпадают в осадок, и т. д., однако, как правило, полного самоочищения загрязнен­ных вод не происходит. Очаг химического загрязнения под­земных вод в сильно проницаемых грунтах может распростра­няться до 10 км и более.

Бактериальное загрязнение выражается в появлении в во­де патогенных бактерий, вирусов (до 700 видов), простейших, грибов и др. Этот вид загрязнений носит временный харак­тер.

Весьма опасно содержание в воде, даже при очень малых концентрациях, радиоактивных веществ, вызывающих радио­активное загрязнение. Наиболее вредны «долгоживущие» ра­диоактивные элементы, обладающие повышенной способно-стыо к передвижению в воде (стронций-90, уран, радий-226, цезий и др.). Радиоактивные элементы попадают в поверхно- стные водоемы при сбрасывании в них радиоактивных отхо- дов, захоронении отходов на дне и др. В подземные воды уран, стронций и другие элементы попадают как в результате выпа­дения их на поверхность земли в виде радиоактивных продук­тов и отходов и последующего просачивания в глубь земли вме­сте с атмосферными водами, так и в результате взаимодейст-вия подземных вод с радиоактивными горными породами.

Механическое загрязнение характеризуется попаданием в воду различных механических примесей (песок, шлам, ил и др.). Механические примеси могут значительно ухудшать ор-ганолептические показатели вод.

Применительно к поверхностным водам выделяют еще их загрязнение (а точнее, засорение) твердыми отходами (мусо­ром), остатками лесосплава, промышленными и бытовыми от­ходами, которые ухудшают качество вод, отрицательно влия­ют на условия обитания рыб, состояние экосистем.

Тепловое загрязнение связано с повышением температуры вод в результате их смешивания с более нагретыми поверхно­стными или технологическими водами. Так, например, извес­тно, что на площадке Кольской атомной станции, расположен­ной за Полярным кругом, через 7 лет после начала эксплуата­ции температура подземных вод повысилась с 6 до 19 ° С вбли­зи главного корпуса. При повышении температуры происхо­дит изменение газового и химического состава в водах, что ве­дет к размножению анаэробных бактерий, росту количества гид-робионтов и выделению ядовитых газов — сероводорода, ме­тана. Одновременно происходит «цветение» воды, а также ус­коренное развитие микрофлоры и микрофауны, что способст­вует развитию других видов загрязнения. По существующим санитарным нормам температура водоема не должна повышать­ся более чем на 3 °С летом и 5 °С зимой, а тепловая нагрузка на водоем не должна превышать 12—17 кДж/м³.

Основные источники загрязнения поверхностных и подземных вод. Процессы загрязнения поверхностных вод обу словлены различными факторами. К основным из них отно­сятся: 1) сброс в водоемы неочищенных сточных вод; 2) смыв ядохимикатов ливневыми осадками; 3) газодымовые выбросы; 4) утечки нефти и нефтепродуктов.

Наибольший вред водоемам и водотокам причиняет выпуск в них неочищенных сточных вод — промышленных, комму­нально-бытовых, коллекторно-дренажных и др.

Кроме поверхностных вод постоянно загрязняются и под\ земные воды, в первую очередь в районах крупных промыш ленных центров. Источники загрязнения подземных вод весь! ма разнообразны (рис. 14.3).

Загрязняющие вещества могут проникать к подземным водам различными путями: при просачивании промышлен­ных и хозяйственно-бытовых стоков из хранилищ, прудов-накопителей, отстойников и др., по затрубному пространст ву неисправных скважин, через поглощающие скважины, кар­стовые воронки и т. д.

К естественным источникам загрязнения относят сильно минерализованные (соленые и рассолы) подземные воды или морские воды, которые могут внедряться в пресные незагряз­ненные воды при эксплуатации водозаборных сооружений и откачке воды из скважин.

Важно подчеркнуть, что загрязнения подземных вод не ог­раничиваются площадью промпредприятий, хранилищ отходов • и т. д., а распространяются вниз по течению потока на расстоя­ния до 20—30 км и более от источника загрязнения. Это созда-I ст реальную угрозу для питьевого водоснабжения в этих рай­онах.

Следует также иметь в виду, что загрязнение подземных под негативно сказывается и на экологическом состоянии по-исрхностных вод, атмосферы, почв, других компонентов при­родной среды. Например, загрязняющие вещества, находящиеся н подземных водах, могут выноситься фильтрационным пото­ком в поверхностные водоемы и загрязнять их. Как подчерки- мают многие ученые, круговорот загрязняющих веществ в сис­теме поверхностных и подземных вод предопределяет единст-iio природоохранных и водоохранных-мер и их нельзя разры-вать. В противном случае меры по охране подземных вод вне связи с мерами по защите других компонентов природной сре­ды будут неэффективными.

 

Экологические последствия загрязнения гидросферы

Загрязнение водных экосистем представляет огромную опае-I иость для всех живых организмов, и в частности для человека.

Пресноводные экосистемы. Установлено, что под влня-I нием загрязняющих веществе пресноводных экосистемах ох-I мечается падение их устойчивости вследствие нарушения пи-I щепой пирамиды и ломки сигнальных связей в биоценозе, мик-I |ш()иологическог6 загрязнения, эвтрофирования и других край-I мг неблагоприятных процессов. Они снижают темпы роста гид-робионтов, их плодовитость, а в ряде случаев приводят к их гибели.

Наиболее изучен процесс эвтрофирования водоемов. Этот естественный процесс, характерный для всего геологического прошлого планеты, обычно протекает очень медленно и постер пенно, однако в последние десятилетия, в связи с возросшим антропогенным воздействием, скорость его развития резко уве­личилась.

Ускоренная, или так называемая антропогенная эвтрофи-кация связана с поступлением в водоемы значительного коли­чества биогенных веществ — азота, фосфора и других элемен< тов в виде удобрений, моющих веществ, отходов животновод­ства, атмосферных аэрозолей и т. д. В современных условиях эвтрофикация водоемов протекает в значительно менее продол-] жительные сроки — несколько десятилетий и менее.

Антропогенное эвтрофирование весьма отрицательно влияет на пресноводные экосистемы, приводя к перестройке структу-ры трофических связей гидробионтов, резкому возрастанию био-массы фитопланктона благодаря массовому размножению си-! незеленых водорослей, вызывающих «цветение» воды, ухуд-шающих ее качество и условия жизни гидробионтов (к тому же выделяющих опасные не только для гидробионтов, но и для человека токсины). Возрастание массы фитопланктона сопро-вождается уменьшением разнообразия видов, что приводит к невосполнимой утрате генофонда, уменьшению способности; экосистем к гомеостазу и саморегуляции (Яблоков, 1983).

Процессы антропогенной эвтрофикации охватывают мно­гие крупные озера мира — Великие Американские озера, Бала-] тон, Ладожское, Женевское и др., а также водохранилища и речные экосистемы, в первую очередь малые реки. На этих ре-ках, кроме катастрофически растущей биомассы сине-зеленых водорослей, с берегов происходит зарастание их высшей рас­тительностью. Сами же сине-зеленые водоросли в результате! своей жизнедеятельности производят сильнейшие токсины, представляющие опасность для гидробионтов и человека.

Помимо избытка биогенных веществ на пресноводные экоси­стемы губительное воздействие оказывают и другие загрязняющие вещества: тяжелые металлы (свинец, кадмий, никель и др.), фенолы, СПАВ и др. Так, например, водные организмы Байкала, приспособившиеся в процессе длительной эволюции к естествен­ному набору химических соединений притоков озера, оказались неспособными к переработке чуждых природным водам химиче­ских соединений (нефтепродуктов, тяжелых металлов, солей и др.). В результате отмечено обеднение гидробионтов, уменьше­ние биомассы зоопланктона, гибель значительной части популя­ции байкальской нерпы и др.

Морские экосистемы. Скорости поступления загрязняю­щих веществ в Мировой океан в последнее время резко возрос­ли. Ежегодно в океан сбрасывается до 300 млрд м³ сточных вод, 90% которых не подвергается предварительной очистке. Морские экосистемы подвергаются все большему антропоген­ному воздействию посредством химических токсикантов, ко­торые, аккумулируясь гидробионтами по трофической цепи, приводят к гибели консументов даже высоких порядков, в том числе и наземных животных — морских птиц, например. Сре­ди химических токсикантов наибольшую опасность для мор­ской биоты и человека представляют нефтяные углеводороды (особенно бенз(а)пирен), пестициды и тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий и др.).

По Ю. А. Израэлю (1985), экологические последствия за­грязнения морских экосистем выражаются в следующих про­цессах и явлениях (рис. 14.4):

— нарушении устойчивости экосистем;

— прогрессирующей эвтрофикации;

— появлении «красных приливов»;

— накоплении химических токсикантов в биоте;

— снижении биологической продуктивности;

— возникновении мутагенеза и канцерогенеза в морской среде;

— микробиологическом загрязнении прибрежных районов моря.