Загрязнение гидросферы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Гидросфера (греч. Hydro - вода, Sphere - шар) - совокупность всех водных запасов Земли. В общем виде гидросферу принято делить на Мировой океан, континентальные воды и подземные воды. Большая часть воды сосредоточена в океане, значительно меньше в континентальной речной сети и подземных водах. Также большие запасы воды имеются в атмосфере, в виде облаков и водяного пара. Свыше 94% объема гидросферы составляют моря и океаны поверхность которых составляет 361 млн. кв. км., около 2% - подземные воды, около 2% - снега и льды, около 0,02% - поверхностные воды суши. Часть воды находится в твердом состоянии в виде ледников, снежного покрова и в вечной мерзлоте. Поверхностные воды, занимая сравнительно малую долю в общей массе гидросферы, тем не менее, играют важную роль в жизни нашей планеты, являясь основным источником водоснабжения, орошения и обводнения.

Вода покрывает 2/3 поверхности Земли. Вода - второе по важности вещество на Земле, после кислорода. Без воды, человек может прожить всего три дня. Одна из убедительнейших теорий о происхождении жизни на Земле гласит, что «жизнь вышла из воды» т.е. простейшие организмы, образовавшиеся именно в воде, в процессе эволюции стали более организованными существами. Эта теория вызывает доверие у учёных.

Вода и жизнь - понятия неразделимые. Поэтому реферат данной темы необъятен, и я рассматриваю лишь некоторые, особенно актуальные проблемы.

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 органолептических 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 30000 м?/год воды. Однако в настоящее время из-за загрязнения или засорения около 70% рек и озер России утратили свои качества как источника питьевого водоснабжения, в результате около половины населения потребляет загрязненную недоброкачественную воду.

1. Загрязнение гидросферы

В результате деятельности людей гидросфера Земли изменяется. Среди этих изменений различают количественные (изменение количества воды, пригодной для использования) и качественные (загрязнение воды вследствие антропогенного влияния).

Загрязнение атмосферы, принявшее крупномасштабный характер, нанесло ущерб рекам, озерам, водохранилищам, почвам. Загрязняющие вещества и продукты их превращений рано или поздно из атмосферы попадают на поверхность Земли. Эта и без того большая беда значительно усугубляется тем, что и в водоемы, и на землю непосредственно идет поток отходов. Огромные площади сельскохозяйственных угодий подвергаются действию различных пестицидов и удобрений, растут территории свалок. Промышленные предприятия сбрасывают сточные воды прямо в реки. Стоки с полей также поступают в реки и озера. Загрязняются и подземные воды - важнейший резервуар пресных вод. Загрязнение пресных вод и земель бумерангом вновь возвращается к человеку в продуктах питания и питьевой воде. Загрязнения условно делятся на физическое, химическое, биологическое, тепловое и сброс отходов в воду с целью захоронения или дампинг (можно отнести к физическому загрязнению, но данный вопрос актуален в настоящее время поэтому его можно выделить в отдельный вид загрязнения гидросферы).

1.1 Физическое загрязнение

Физическое загрязнение возникает вследствие увеличения в воде нерастворенных примесей - песка, глины, или за счет смыва дождевыми водами из распаханных участков (полей), поступление суспензий из действующих предприятий горнорудной промышленности, пыли, которая переносится ветром в сухую погоду и т.п. Твердые частички снижают прозрачность воды, удручая развитие растений, забивают жабры рыб и других водных животных, ухудшают вкусовые качества воды, и делают ее вообще непригодной для употребления.

1.2 Химическое загрязнение

Химическое загрязнение воды происходит за счет поступления в водоем со сточными водами разных вредных примесей неорганических (кислоты, щелочи, минеральные соли) и органических (нефть и нефтепродукты, моющие средства, пестициды и т.п.). Вредное действие токсичных веществ, которые попадают в водоем, усиливается за счет так называемого кумулятивного эффекта, который заключается в прогрессирующем увеличении содержимого вредных соединений в каждом последовательном звене пищевой цепочки. Так, в фитопланктоне содержимое вредных соединений оказывается в десять раз выше, чем в воде, в зоопланктоне (личинки, мелкие рачки и т.п.) - еще в десять, в рыбе, которая питается зоопланктоном, - еще в десять. А в организме хищных рыб (таких, как щука или судак) концентрация яда увеличивается еще в десять и, итак, будет в десять тысяч раз выше, чем в воде! Недавно, например, было сообщение в процессе, которого содержание ртути в балтийской треске кое-где равняется 800 мг на 1 кг массы рыбы. Это означает, что, съев 5-8 таких рыбин, человек получает столько ртути, сколько ее содержится в медицинском термометре.

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 121 тыс. т. ртути, причем значительная часть - антропогенного происхождения. Около половины годового промышленного производства этого металла (910 тыс. т. в год) различными путями попадает в океан. В районах, загрязняемых промышленными водами, концентрация ртути в растворе сильно повышается. При этом некоторые бактерии переводят хлориды в высокотоксичную метил-ртуть. 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. Свинец - типичный рассеянный элемент, содержащийся во всех компонентах окружающей среды: в горных породах, почвах, природных водах, атмосфере, живых организмах. Наконец, свинец 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.

1.3 Загрязнение гидросферы нефтью и нефтепродуктами

Большой вред водоемам наносит нефть и нефтепродукты, которые образовывают на поверхности пленку, которая препятствует газообмену между водой и атмосферой и снижает содержимое кислорода в воде; 1 т. нефти способна расплыться пленкой на 12 кв. км. поверхности воды. Оседая на дно, сгустки мазута убивают донных микроорганизмы, которые принимают участие в самоочищении воды. Гниение донных осадков, загрязненных органическими соединениями, продуцирует в воду отравляющие соединения, в частности, сероводород, который загрязняет всю воду в реке или озере.

Основными загрязнителями воды есть химические, нефтеперерабатывающие и целлюлозно-бумажные заводы, большие животноводческие комплексы, горнорудная промышленность. В последнее время особое место среди загрязнителей воды занимают синтетические моющие средства. Эти вещества чрезвычайно стойкие, сохраняются в воде годами. Большинство из них содержит фосфор, который оказывает содействие бушующему размножению в воде сине-зеленых водорослей и «цветением» водоемов, которое сопровождается резким снижением и воде содержимого кислорода, гибелью рыбы и других организмов.

Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане. К началу 80-х годов в океан ежегодно поступало около 16 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 1962-1979 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 из них 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 млн. т. в 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: нефтяная пленка изменяет состав спектра и интенсивность проникновения в воду света. Пропускание света тонкими пленками сырой нефти составляет 10 - 11% (280 нм), 60 - 70% (400 нм). Пленка толщиной 30 - 40 мкм полностью поглощает инфракрасное излучение.

Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане. Основными источниками загрязнения нефтью являются: регламентные работы при обычных транспортных перевозках нефти, аварии при транспортировке и добычи нефти, промышленные и бытовые стоки.

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 воде нефтепродукты могут подвергаться одному из следующих процессов: ассимиляции морскими организмами, повторной седиментации, эмульгированию, образованию нефтяных агрегатов, окислению, растворению и испарению. Компоненты отходов часто точно не известны, так что предсказание последствий сброса - как биохимических, так и биологических - и потенциальной опасности для экологической системы является невозможным.

Загрязнение нефтепродуктами влияет и на среду обитания и может привести к невозможности выживания в субстрате. Субстрат является средой, от которой растение или организм получает поддержку. Присутствие углеводородов может химически изолировать субстрат от всех видов. Виды, нуждающиеся в субстрате только как в пассивной поддержке просто опираются на субстрат - испытывают малое влияние; виды, живущие в субстрате, другими словами активно зависящие от него, более уязвимы.

1.4 Биологическое загрязнение

Биологическое загрязнение водоемов состоит в поступлении в них со сточными водами разных микроорганизмов (бактерий, вирусов), спор грибков, яиц червей и т.д., много из которых являются болезнетворными для людей, животных и растений. Среди биологических загрязнителей первое место занимают коммунально-бытовые стоки (особенно, если они очищены недостаточно), а также стоки предприятий сахарных заводов, мясокомбинатов, заводов, которые обрабатывают кожу, деревообрабатывающих комбинатов. Особого вреда биологическое загрязнение водоемов наносит в местах массового отдыха людей (курортные зоны побережья морей). Через плохое состояние канализационных и очистительных сооружений в последнее время в Одессе, Мариуполе и других городах побережья Черного и Азовского морей неоднократно закрывались пляжи, поскольку в морской воде были выявлены возбудители таких опасных болезней, как холера, дизентерия и гепатит.

2. Экологические последствия загрязнения гидросферы

Загрязнение водных экосистем представляет огромную опасность для всех живых организмов и, в частности, для человека.

Пресноводные экосистемы. Установлено, что под влиянием загрязняющих веществ в пресноводных экосистемах отмечается падение их устойчивости вследствие нарушения пищевой пирамиды и ломки сигнальных связей в биоценозе, микробиологического загрязнения, эвтрофирования и других крайне неблагоприятных процессов. Они снижают темпы роста гидробионтов, 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 постепенно, однако в последние десятилетия, в связи с возросшим антропогенным воздействием, скорость его развития резко увеличилась.

Ускоренная, или так называемая антропогенная эвтрофикация связана с поступлением в водоемы значительного количества биогенных веществ - азота, фосфора и других элементов в виде удобрений, моющих веществ, отходов животноводства, атмосферных аэрозолей и т.д. В современных условиях эвтрофикация водоемов протекает в значительно менее продолжительные сроки - несколько десятилетий и менее.

Антропогенное эвтрофирование весьма отрицательно влияет на пресноводные экосистемы, приводя к перестройке структуры трофических связей гидробионтов, резкому возрастанию биомассы фитопланктона благодаря массовому размножению сине-зеленых водорослей, вызывающих «цветение» воды, ухудшающих ее качество и условия жизни гидробионтов (к тому же выделяющих опасные не только для гидробионтов, но и для человека токсины). Возрастание массы фитопланктона сопровождается уменьшением разнообразия видов, что приводит к невосполнимой утрате генофонда, уменьшению способности экосистем к гомеостазу и саморегуляции.

Процессы антропогенной эвтрофикации охватывают многие крупные озера мира - Великие Американские озера, Балатон, Ладожское, Женевское и др., а также водохранилища и речные экосистемы, в первую очередь малые реки. На этих реках, кроме катастрофически растущей биомассы синезеленых 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. м? 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.).

Экологические последствия загрязнения морских экосистем выражаются в следующих процессах и явлениях:

- 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.

До определенного предела морские экосистемы могут противостоять вредным воздействиям химических токсикантов, используя накопительную, окислительную и минерализующую функции гидробионтов. Так, например, двустворчатые моллюски способны аккумулировать один из самых токсичных пестицидов - ДДТ и при благоприятных условиях выводить его из организма. (ДДТ, как известно, запрещен в России, США и некоторых других странах, тем не менее он поступает в Мировой океан в значительном количестве.) Ученые доказали и существование в водах Мирового океана интенсивных процессов биотрансформации опасного загрязнителя - бенз(а) пирена, благодаря наличию в открытых и полузакрытых акваториях гетеротрофной микрофлоры. Установлено также, что микроорганизмы водоемов и донных отложений обладают достаточно развитым механизмом устойчивости к тяжелым металлам, в частности, они способны продуцировать сероводород, внеклеточные экзополимеры и другие вещества, которые, взаимодействуя с тяжелыми металлами, переводят их в менее токсичные формы.

В то же время в океан продолжают поступать все новые и новые токсичные загрязняющие вещества. Все более острый характер приобретают проблемы эвтрофирования и микробиологического загрязнения прибрежных зон океана. В связи с этим важное значение имеет определение допустимого антропогенного давления на морские экосистемы, изучение их ассимиляционной емкости как интегральной характеристики способности биогеоценоза к динамическому накоплению и удалению загрязняющих веществ.

Для здоровья человека неблагоприятные последствия при использовании загрязненной воды, а также при контакте с ней (купание, стирка, рыбная ловля и др.) проявляются либо непосредственно при питье, либо в результате биологического накопления по длинным пищевым цепям типа: вода - планктон - рыбы - человек или вода - почва - растения - животные - человек, и др.

При непосредственном контакте человека с бактериально загрязненной водой, а также при проживании или нахождении близ водоема различные паразиты могут проникнуть в кожу и вызвать тяжелые заболевания, особенно характерные для тропиков и субтропиков. В современных условиях увеличивается опасность и таких эпидемических заболеваний как холера, брюшной тиф, дизентерия и др.

гидросфера нефть загрязнение эвтрофикация

Заключение

Несколько тысячелетий назад люди боялись и боготворили воду, приносили жертвоприношения и молились ее богам. Но за последние века все кардинально изменилось.

Человечество практически полностью зависит от поверхностных вод суши - рек и озер. Эта ничтожная часть водных ресурсов подвергается наиболее интенсивному воздействию. Вода рек и озер покрывает потребности человечества в питьевой воде, используется на орошение в сельском хозяйстве, в промышленности, служит для охлаждения атомных и тепловых электростанций. На все виды водопользования тратится 2200 куб. км. Воды в год. Потребление воды постоянно растет, и одна из опасностей - исчерпание ее запасов. К примеру, забор воды на орошение из рек Средней Азии привел к обмелению Аральского моря, которое практически перестало существовать. Со дна высохшего моря соль разносится ветрами на сотни километров, вызывая засоление почв. Не менее грозное явление - загрязнение пресных водоемов. В 1991 году в Российской Федерации со сточными водами было сброшено в водоемы (в тыс. т.): 1200 взвешенных веществ, 190 аммонийного азота, 58 фосфора, 50 железа, 30 нефтепродуктов, 11 СПАВ, 2,1 цинка, 0,8 меди, 0,3 фенолов. Соли тяжелых металлов (ртути, свинца, цинка, меди и др.) накапливаются в иле на дне водоемов и в тканях организмов, составляющих пищевые цепи. При попадании в организм человека соли тяжелых металлов вызывают тяжелейшие отравления.

Уникальным по запасам пресной воды является озеро Байкал. Это 1/3 мировых запасов пресной воды (исключая льды) и более 4/5 запасов России. При объеме 23 тыс. куб. км. в озере ежегодно воспроизводится около 60 куб. км чистейшей пресной воды. Неповторимое качество обеспечивается жизнедеятельностью уникального, тонко настроенного биоценоза Байкала, которое содержит в своем составе самое большое в мире количество эндемических форм организмов. Однако тревогу вызывает все возрастающее количество хозяйственных стоков. [11]

В 1990 году объем хозяйственных стоков, поступающих в Байкал, достиг 200 млн. куб. м. Нередко стоки несут губительные для гидробионтов вещества такие, как ртуть, цинк, вольфрам, молибден.

Загрязнение водоемов происходит не только отходами промышленного производства, но и попаданием с полей в водоемы органики, минеральных удобрений, пестицидов, применяемых в сельском хозяйстве.

При разложении органики затрачивается кислород, в связи с этим его содержание в воде снижается, и многие животные гибнут. Минеральные удобрения вызывают бурное развитие водорослей, приводящее зачастую к ухудшению качества воды и исчезновению наиболее ценных видов рыб. Многие пестициды обладают высокой устойчивостью и накапливаются в тканях организмов. При этом в организмах каждого следующего трофического уровня их содержание повышается в несколько раз.

Научные открытия и развитие физико-химических технологий в ЧЧ столетии привели к появлению искусственных источников радиации, представляющих потенциальную опасность для человечества и всей биосферы. Так, по Т.А. Акимовой, В.В. Хаскину, многолетняя деятельность ПО «Маяк» (Челябинская область) привела к накоплению чрезвычайно больших количеств радионуклидов и загрязнения Уральского региона (районов Челябинской, Свердловской, Курганской и Тюменской областей). Сброс отходов радиохимического производства в 1949-1951 гг. в открытую гидрологическую систему Обского бассейна через реку Теча, а также в результате аварий 1957 и 1967 гг. в окружающую среду было выброшено 23 млн. кюри. Радиационное загрязнение охватило территорию 25 тыс. кв. км. с населением более 500 тыс. человек.

Морские воды также подвергаются загрязнению. С реками и со стоками прибрежных промышленных и сельскохозяйственных предприятий ежегодно выносятся в моря миллионы тонн химических отходов, а с коммунальными стоками и органических соединений. Из-за аварий танкеров и нефтедобывающих установок в океан попадает по разным источникам не менее 5 млн. тонн нефти в год, вызывая гибель многих водных животных, морских птиц. Опасения вызывают захоронения ядерных отходов на дне морей, затонувшие корабли с ядерными реакторами и ядерным оружием на борту. Наиболее значительные скопления таких источников находятся в Баренцевом, Карском и Японском морях. Более 20 лет военными использовались акватории вблизи Новой Земли и Кольского полуострова в качестве ядерной свалки.

Список литературы

1. Т.А. Айзатуллин Океан. Активные поверхности и жизнь. - Л.: Гидрометеоиздат, 1979 - 192 с.

2. А.С. Степановских Общая Экология: учебник для вузов./ А.С. Степановских. - 2-е изд., доп.: ЮНИТИ-ДАНА, 2005 - 687 с.

3. В.И. Артамонов «Растения и чистота природной среды», Москва «Наука», 1986 г.

4. В.В. Плотников, «На перекрестках ЭКОЛОГИИ», Москва «Мысль» 1985 г.

Размещено на Allbest.ru