« Эрудиция » Российская электронная библиотека

Загрязнение гидросферы (WinWord 2000)

"Загрязнение гидросферы"

Выполнила: Линко В.В.

Гродно, 2000



Содержание:

I. Введение

Проблемы чистой воды и охраны водных экосистем становятся все более
острыми по мере исторического развития общества, стремительно
увеличивается влияние на природу, вызываемого научно- техническим
прогрессом.

Уже сейчас во многих районах земного шара наблюдаются большие трудности
в обеспечении водоснабжения и водопользования в следствие качественного
и количественного истощения водных ресурсов, что связано с загрязнением
и нерациональным использованием воды.

Загрязнение воды преимущественно происходит вследствие сброса в нее
промышленных, бытовых и сельскохозяйственных отходов. В некоторых
водоемах загрязнение настолько велико, что произошла их полная
деградация как источников водоснабжения.

Небольшое количество загрязнений не может вызвать значительное ухудшение
состояния водоема, так как он имеет способность биологического очищения,
но проблема состоит в том, что как правило количество загрязняющих
веществ, сбрасываемых в воду, очень велико и водоем не может справиться
с их обезвреживанием.

Водоснабжение и водопользование часто осложняется биологческими
помехами: зарастание каналов снижает их пропускную способность, цветение
водорослей ухудшает качество воды, ее санитарное состояние, обрастание
создает помехи в навигации и функционировании гидротехнических
сооружений. Поэтому разработка мер с биологическими помехами приобретает
большое практическое значение и становится одной из важнейших проблем
гидробиологии.

Из-за нарушения экологического равновесия в водоемах создается серьезная
угроза значительного ухудшения экологической обстановки в целом. Поэтому
перед человечеством стоит огромная задача охраны гидросферы и сохранения
биологического равновесия в биосфере.

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.

Вода - самое распространенное неорганическое соединение на нашей
планете. Вода - основа всех жизненных процессов, единственный источник
кислорода в главном движущем процессе на Земле - фотосинтезе. Вода
присутствует во всей биосфере: не только в водоемах, но и в воздухе, и в
почве, и во всех живых существах. Последние содержат до 80-90% воды в
своей биомассе. Потери 10 - 20% воды живыми организмами приводят к их
гибели.

В естественном состоянии вода никогда не свободна от примесей. В ней
растворены различные газы и соли, находятся взвешенные твердые частички.
В 1 литре пресной воды может содержаться до 1 грамма солей.

Большая часть воды сосредоточена в морях и океанах. На пресные воды
приходится всего 2% . Большая часть пресных вод (85%) сосредоточена во
льдах полярных зон и ледников. Возобновление пресных вод происходит в
результате круговорота воды.

С появлением жизни на Земле круговорот воды стал относительно сложным,
так как к простому явлению физического испарения (превращения воды в
пар) добавились более сложные процессы, связанные с жизнедеятельностью
живых организмов. К тому же роль человека по мере его развития
становится все более значительной в этом круговороте.

II. Гидросфера как природная система

Гидросфера – это прерывистая водная оболочка Земли, совокупность морей,
океанов, континентальных вод (включая подземные) и ледяных покровов.
Моря и океаны занимают около 71% земной поверхности, в них сосредоточено
около 96.5% всего объема гидросферы. Суммарная площадь всех внутренних
водоемов суши составляет менее 3% ее площади. На долю ледников
приходится 1.6% запасов воды в гидросфере, а их площадь составляет около
10% площади континентов.

Важнейшее свойство гидросферы – единство всех видов природных вод
(Мирового океана, вод суши, водяного пара в атмосфере, подземных вод),
которое осуществляется в процессе круговорота воды в природе. Движущими
силами этого глобального процесса служат поступающая на поверхность
Земли тепловая энергия Солнца и сила тяжести, обеспечивающие перемещение
и возобновление природных вод всех видов.

Испарение с поверхности Мирового океана и с поверхности суши является
начальным звеном круговорота вода в природе, обеспечивающим не только
возобновление наиболее ценного его компонента – пресных вод суши, но и
их высокое качество. Показателем активности водообмена природных вод
служит высокая скорость их возобновления, хотя различные природные воды
возобновляются (замещаются) с неодинаковой скоростью. Наиболее мобильный
агент гидросферы – речные воды, период возобновления которых составляет
10-14 суток.

Воды выступает в качестве одного из важнейших экзогенных факторов,
видоизменявших лик земной поверхности. Теплоемкость воды в 3.3 тыс. раз
больше теплоемкости воздуха. Поглощая огромное количество тепловой
энергии и медленно ее отдавая, вода служит регулятором климатических
процессов глобального масштаба.

Преобладающая часть гидросферных вод сосредоточена в Мировом океане.
Мировой океан – основное замыкающее звено круговорота воды в природе. Он
отдает большую часть испаряющейся влаги в атмосферу. Водные организмы,
населяющие поверхностный слой Мирового океана, обеспечивают возврат в
атмосферу значительной части свободного кислорода планеты.

Огромный объем Мирового океана свидетельствует о неисчерпаемости
природных ресурсов планеты. Кроме того, Мировой океан является
коллектором речных вод суши, ежегодно принимая около 39 тыс. кубических
километров воды. Наметившееся в отдельных районах загрязнение Мирового
океана грозит нарушить естественный процесс влагооборота в его наиболее
ответственном звене – испарении с поверхности океана.

III. Физико-химические свойства воды

Из огромного количества физико-химических факторов, влияющих на
население гидросферы, сравнительно немногие имеют ведущее экологическое
значение. К таким факторам прежде всего относятся физико-химические
свойства воды и грунта, растворенные и взвешенные в воде вещества,
температура и свет, а в последнее время загрязнение водоемов, вызванное
деятельностью человека.

Вода как физико-химическое тело оказывает непрерывное воздействие на
жизнь гидробиоитов. Она не только удовлетворяет физиологические
потребности организмов, но и служит им опорой, доставляет кислород и
пищу и уносит метаболиты, переносит половые продукты и самих
гидробиоитов. Благодаря подвижности воды в гидросфере возможно
существование прикрепленных животных, которых, как известно, нет на
суше. Поэтому свойства воды -важнейший фактор абиотической среды водного
населения.

На первый взгляд, изменение плотности воды с повышением температуры не
так существенно. Однако следует учесть, что плотность гидробиоитов
отличается от единицы лишь во втором-третьем знаке после запятой.
Поэтому температурные колебания означают очень многое в смысле изменения
условийплавания (различная опорность среды).

По сравнению с другими жидкостями вода имеет сравнительно небольшую
вязкость, что обуславливает ее подвижность и облегчает плавание
гидробиоитов. С повышением водной температуры вязкость заметно
снижается. С увеличением солености вязкость воды несколько возрастает.
Изменение вязкости особенно сильно влияет на передвижение мелких
организмов. С одной стороны, они обладают сравнительно маломощной
локомоторной системой, в то время как относительная поверхность,
пропорционально которой действуют силы трения, очень велика. С другой
стороны, вязкость тормозит движение тем больше, чем ближе находятся
смещаемые относительно друг друга слои воды. Для мелких организмов они
располагаются на очень небольших расстояниях и поэтому преодоление сил
трения сопряжено со значительными затратами энергии.

Вода обладает сравнительно высоким коэффициентом поверхностного
натяжения, который в зависимости от температуры и солености лежит в
пределах 0,771-0,765 Н/м2. Поверхностная пленка предоставляет организмам
своеобразную опору, для использования которой вырабатываются
специфические адаптации, в частности смачиваемость или несмачиваемость
телесного покрова. Организмы с несмачивающимися покровами, находясь на
поверхности воды, поддерживаются ею, и, будучи тяжелее воды, не тонут.
Гидробиоиты более легкие, чем вода удерживаются в ней, упираясь в
находящуюся над ними пленку.

По сравнению с почвой и воздухом вода отличается гораздо большей
термостабильностью, что благоприятно для существования жизни. Когда вода
начинает нагреваться, возрастает испарение, вседствие чего повышение
температуры замедляется. При охлаждении воды ниже 0'С и образовании
льда, выделяющееся тепло тормозит дальнейшее понижение температуры.

По сравнению с воздухом вода гораздо менее прозрачна, и падающий в нее
свет довольно быстро поглощается и рассеивается.

Цвет воды, ее прозрачность зависят от избирательности поглощения и
рассеивания различных лучей. От цвета воды следует отличать цвет
поверхности, который в отличие от первого зависит от погодных условий и
угла зрения.

Из отдельных физико-химических свойств грунтов наибольшее экологическое
значение для водного населения имеют размеры частиц, плотность их
прилегания друг к другу и стабисьность взаиморасположения, степень смыва
течениями и темп аккамуляции за счет оседания взвешенного материала.
Физические свойства грунтов прежде всего характеризуются их механическим
и гранулометрическим составом, под которым понимают размер зерен,
образующих данные складки.

С переходом от каменистых грунтов к песчаным и глинистым численность
водных животных обычно увеличивается, а их средняя масса снижается в
результате мельчания представителей гидрофауны (уменьшение опорности
грунта).

Условиями движения внутри грунта с различными гранулометрическим
составом объясняется разница в размерах организмов, обитающих в песке
морских пляжей. Крайне неблагоприятна для существования данного
населения недостаточная стабильность грунтов: оседание частиц, снос
поверхностных слоев токами воды и перемещение частей относительно друг
друга. В первом случае обитатели грунта засыпаются слоем наносов, во
втором -вымываются и уносятся течением, в третьем -перетираются и не
могут укорениться.

Многие донные животные питаются, пропуская через себя грунт, и поэтому
важное значение приобретает нахождение в нем органического вещества,
которое образуется в результате попадания в грунт остатков организмов на
тех или иных стадиях разложения.

Данные отложения тесно взаимодействуют с водой. Из грунта в воду
непрерывно поступают различные соли, газы, твердые компоненты, навстречу
этому потоку идет другой, несущий в донные отложения различные
минеральные и органические вещества из толщи воды. Процессы
взаимодействия между ложем водоема и его водной массой имеют большое
значение для жизни гидробиоитов.

Природная вода существует и не в виде химического соединения, состоящего
из водорода и кислорода, а представляет собой сложное тело, в состав
которого помимо молекул воды входят самые различные вещества. Все они
играют ту или иную роль в жизни водного населения. Наибольшее
экологическое значение имеют для него степень насыщения воды различными
газами, концентрация ионов минеральных солей, водородных ионов и
органических веществ, состав и концентрация взвешенных веществ.

Из отдельных газов наибольшее значение для водного населения имеют
кислород, углекислый газ, сероводород и метан.

Для водного населения кислород представляет собой решающий фактор. На
суше количество кислорода велико, кроме того, в силу подвижности
атмосферного воздуха, некоторой отдельный, могущий возникать дефицит
быстро ликвидируется за счет диффузии и воздушных течений. В воде также
происходит выравнивание концентрации кислорода, но процесс диффузии
протекает в 320 раз медленнее, чем на суше. По отношению к кислороду
организмы делятся на эври- и стеноксидные формы, способные
соответственно жить в пределах широких и узких колебаний концентрации
кислорода. В случае, когда адаптация гидробиоита к данной
кислородосодержащей среде оказывается недостаточной, он погибает. Если
подобное явление приобретает массовый характер, то это называется
замором.

Обогащение воды углекислым газом происходит в результате дыхания водных
организмов. Снижение концентрации углекислого газа происходит
преимущественно при потреблении последнего фотосинтезирующими
организмами. Высокие концентрации углекислого газа смертельно опасны для
животных и поэтому многие родники лишены жизни. Только некоторые
двусторонние моллюски и рачки могут сравнительно долго выносить высокие
концентрации СО2, нейтрализуя его путем растворения извести раковин в
своей телесной жидкости. Для растений высокие концентрации СО2
безвредны.

Сероводород в водоеме образуется почти исключительно биологическим
путем, за счет деятельности различных бактерий. Для водного населения он
вреден как косвенно, так и непосредственно. Для многих гидробиоитов он
смертелен даже в самых малых концентрациях. Образование больших
количеств Н2S может вызвать заморы. Помимо серных бактерий Н2S окисляют
фотосинтезирующие пурпурные и некоторые виды зеленых бактерий,
использующие сероводород в качестве донора водорода и спасающие тем
самым население водоема.

Ионы минеральных солей играют в жизни гидробиоитов самую различную роль:
одни из них используются растениями для построения тела и получившие
название биогенов. На других они оказывают физиологическое влияние,
вызывая резкие сдвиги в процессах обмена веществ. Виды, выносящие
большие колебания солености, называются эвриолинными, в отличие от
стенолинных, не выдерживающих такие перепады. Большое экологическое
значение для гидробиологов имеет не только суммарное количество ионов,
но также и их состав, соотношение. Существенное значение имеет тот факт,
что с увеличением солености понижается точка замерзания воды.

Взвешенные в воде вещества с известной степенью условности могут быть
подразделены на возмущенный грунт, содержащий небольшее количество
органического вещества, и детрит, в котором его сравнительно много.
Присутствие в воде большого количества взвешенных частиц оказывает на
водное население самое разнообразное влияние. Снижение прозрачности воды
в результате возмущения грунта с одной стороны уменьшает освещение
донных растений, а с другой - сопровождается увеличением концентрации
биогенов. Неблагоприятное воздействие оказывает минеральная взвесь на
животных, отфильтровывающих свой корм в толще воды, и засыпая организмы,
обитающие на грунте.

Температура, свет, звук и другие колебания воздействуют на водное
население или непосредственно или играют роль условных сигналов. К
первому случаю относится, например, влияние температуры на протекание
многих биологических процессов, значение света для фотосинтеза и т.п.

Термический режим отдельных водоемов определяется их географическим
положением, глубиной, особенностью циркулирования водных масс и многими
другими факторами. Поступление тепла в водоем зависит главным образом от
проникновения солнечной радиацией и и контакта с менее нагретой
атмосферой. Известную роль играет тепло выпадающих осадков. В последние
годы тепловой режим многих водоемов претерпевает существенные изменения
под влиянием поступления в них подогретых вод из охлаждающих контуров
тепловых и атомных станций. Температурный водный баланс безусловно
зависит от времени года.

У многих гидробиоитов, периодически подвергающихся действию
отрицательных температур вырабатываются адаптации, предупреждающие
замерзание соков тела. В основном они сводятся к снижению точки
замерзания соков и повышению их способности к переохлаждению. Благодаря
этим адаптациям некоторые организмы переносят понижение температуры до
-10'С, например, мидии. Чем чаще и сильнее периодические изменения
температуры в естественных местах обитания гидробиоитов, тем выше их
устойчивость к холодовым и тепловым повреждениям.

Большое экологическое значение температура имеет как фактор влияющий на
скорость протекания процессов, в частности дыхания, роста и развития.
Повышение температуры обычно сопровождается ускорением всех процессов.

Во всех случаях оптимальные для роста амплитуды и скорости изменения
температуры оказались сходными с теми перепадами, какие рыбы испытывают
в природных местах обитания. По-видимому, для организмов неблагоприятно
стационарное состояние фактора, если в естественных условиях оно
динамично. Организмы, исторически адаптированные к экологическому
разнообразию, не только ризестентны к нему, но и нуждаются в нем;
экологическое однообразие в своем предельном выражении, создаваемом в
искусственных условиях, не соответствует физическим потребностям
организмов, уменьшает их жизнедеятельность.

Особенно большое экологическое значение свет имеет для фотосинтезирующих
растений. Из-за его недостатка они отсутствуют на многокилометровой
глубине океанических вод. Реже растения страдают от избытка света и
отсутствуют в поверхностном слое воды, если его освещенность становится
черезмерной.

Большинству животных свет нужен для распознания среды и ориентации
движений. Под контролем светового фактора происходят грандиозные
миграции, когда каждые сутки миллиарды тонн живых организмов
перемещаются на сотни метров с поверхности в глубину и обратно. В очень
большой степени от света зависит окраска гидробиоитов, которая у ряда
животных может даже меняться, обеспечивая маскировку.

Ориентируясь на свет, гидробиоиты находят для себя наиболее выгодное
положение в пространстве. Особенно большое значение свет имеет для
организмов, совершающих суточные миграции. В большинстве случаев начало
подъема и спуска определяется временем наступления той или иной
освещенности.

Восприятие звука у водных животных развито относительно лучше, чем у
наземных. Звук быстрее и дольше распространяется в воде, чем на суше.
Известное значение в жизни гидробиоита имеют шумовые нагрузки, связанные
с деятельностью человека -работой лодочных и корабельных моторов,
турбин, подводным бурением и т.д. У гидробиоитов одновременно снижается
скорость дыхания, темп роста и доля яйценосных самок; привыкание к шуму
не наблюдается даже после месячного содержания рыб в таких условиях.

Очевидно,весьма значительную, но еще малоизученную роль играют в жизни
гидробиоитов электрические и магнитные поля. Благодаря высокой
чувствительности электрорецепторов, многие гидробиоиты способны
воспринимать богатейшую информацию, в частности различают особей своего
вида и врагов, скорость и направление течений, температуру, солевые и
газовые ингредиенты, а также устанавливают симптомы, предшествующие
аномальным природным явлениям.

IV. Экологические основы жизнедеятельности

В биосферном аспекте питание – один из основных процессов, благодаря
которому осуществляется круговорот веществ в природе. В более узком
плане питание выступает как процесс включения того или иного
органического вещества вкакие-либо конкретные организмы, желательные или
нежелательные для человека. Управление этим процессом в целях усиления
воспроизводства нужного биологического сырья, формирования высокого
качества воды и охраны чистоты водоемов в условиях их комплексного
использования – одна из актуальнейших проблем.

Пищевые адаптации водных организмов с одной стороны направлены на
добывание корма нужного количества, т.е. обуславливают выборность или
элективность питания; а с другой стороны обеспечивают определенный
уровень интенсивности питания, т.е. добывание корма в нужных количествах
и достаточно высокую степень его переваривания.

Покровы гидробиоитов полупроницаемы. Находясь в воде они должны
противостоять физико-химическим силам выравнивания осмотических и
солевых градиентов, а временно оказываясь в воздушной среде избежать
потери влаги. Для противостояния силам выравнивания водные организмы
вырабатывают ряд адаптаций, направленных, с одной стороны, на активное
поддержание нужных градиентов, а с другой- уменьшение до минимума
физико-химических эффектов, в частности за счет снижения проницаемости
покровов. Последний путь, энергетически более экономный, используется в
ограниченных пределах, поскольку растущая изоляция от среды осложняет
процессы обмена веществ с нею.

Процессы регуляции водно-солевого обмена обеспечиваются работой
выделительной системы, рядом морфологических и поведенческих адаптаций.
Приспособление к снижению влагоотдачи и некоторые другие предохраняют
гидробиоитов от гибели вне воды, например в приливно-отливной зоне, в
пересыхающих водоемах, при периодических выходах на сушу. Ряд адаптаций
обеспечивает защиту водных организмов от осмотического обезвоживания и
обводнения, создающих угрозу механического повреждения клеток. В
соответствии с этим решается задача регулирования и концентрации
соотношения отдельных ионов в клетках тела. Совершенством адаптаций,
обеспечивающих стабилизацию водного и солевого обмена, определяется их
способность существовать в водах различной солености и выживать в
осматически неустойчивой среде.

Помимо расширительного понимания дыхания как всякого высвобождающего
энергию биологического окисления, есть и более узкое, распространяющееся
только на процессы, связанные с поглощением кислорода. Аэробное дыхание
в воде сложнее, чем на суше. У наземных животных влага на дыхательных
поверхностях нормальное и несколько меньшее количество растворееного
кислорода. Если вода, омывающая дыхательные структуры гидробиоитов,
насыщена кислородом, то условия их дыхания не хуже, а даже лучше, чем у
наземных форм. Однако, гораздо чаще содержание кислорода в воде немного
ниже нормального и в таких случаях распираторная обстановка для
гидробиоитов крайне неблагоприятна. При этом следует учесть, что
концентрация кислорода снижается в результате жизнедеятельности самих
гидробиоитов, и не всегда достаточно быстро восстанавливается за счет
тех или иных внутриводоемных процессов. Сложность распираторных условий
в воде обусловила выработку у гидробиоитов ряда морфологических,
физиологических и биохимических реакций организма, обеспечивающих нужный
уровень интенсивности дыхания в более или менее широком интервале
концентраций растворенного кислорода. Регулируя интенсивность
газообмена, гидробиоиты маневренно оптимизируют свою энергетику,
экономичность процессов реализации программы роста и развития. В
условиях крайнего дефицита кислорода гидробиоиты предельно снижают свою
активность и некоторое время выживают благодаря использования минимума
энергии. Небольшое число гидробиоитов постоянно существуют в отсутствие
растворенного кислорода, извлекая его из химических соединений и добывая
энергию другими способами.

Росту организмов сопутствует их развитие – поступательное изменение всей
организации тела, направленное на достижение оптимального
репродуктивного состояния, обеспечение необходимой эффективности
размножения. В ходе онтогенеза, перестраиваясь структурно и
функционально, организмы достигают репродуктивной зрелости. Чем больше
образуется потомков и выше их выживаемость, тем успешнее реализуется
жизненная стратегия вида -максимизация в биосфере, свойственной ему
формы трансформации веществ и энергии, универсализация своего образа
жизни, предельное усиление своей биогеохимической функции на Земле.
Поскольку такая тенденция свойственна всем видам, это усиливает их
конкуренцию на материальные и энергетические ресурсы биосферы, расширяет
ресурсную базу жизни, интенсифицирует в эволюционном аспекте
биологический круговорот веществ и поток энергии в биосфере.

V. Водные биоресурсы и их рациональное использование

В результате роста и размножения гидробиоитов в водемах происходит
непрерывное образование биомассы. Это экосистемное явление называют
биологической продуктивностью, сам процесс образования биомассы –
биологическим продуцированием, а новообразованную биомассу –
биологической продукцией. Биологическая продукция – только часть
биоорганической продукции – всего органического вещества, содаваемого
организмами в процессе своей жизнедеятельности. Биопродуктивность
экосистем реализуется в форме образования организмов, полезных,
безразличных или вредных для человека. В связи с этим исходя из текущих
запросов практики можно говорить о биохозяйственной продукции – биомассе
организмов, имеющих в настоящее время промысловое значение. Вне
зависимости от интересов практики различают продукцию первичную и
вторичную. Первая представляет собой результат биосинтеза органического
вещества из неорганического в процессе жизнедеятельности
гидробиантов-автотрофов. Вторичная продукция образуется в процессе
трансформации уже имеющегося органического вещества
организмами-гетеротрофами.

Биопродуктивность гидросистем можно рассматривать в двух планах:
природном (биосферном) и социально экономическом. В первом случае
результаты продуцирования безотносительно к интересам человека, как одну
из особенностей круговорота веществ в экосистеме, как одну из функций
экосистем – блоков биосферы. С социально-экономической точки зрения
биопродуктивность характеризуется величиной вылова гидробиантов,
используемых человеком. В этом случае продуктивность определяется как
свойствами самих эксплуатируемых экосистем, так и формой их
хозяйственного освоения.

Организмы, используемые в качестве объектов промысла, образуют
биологические ресурсы водоемов. В историческом процессе становления
природы для человека все большее число гидробиантов вовлекается в сферу
общественного производства и становится биоресурсами людей. Гидробианты
в воспроизводство которых вкладывается труд -это уже не биоресурсы, а
возделываемое сырье.

Из огромного числа гидробиоитов только очень немногие представители
флоры и фауны используются человеком в качестве биологического сырья.
Этим в значительной мере объясняется тот факт, что водные растения и
животные составляют 3% в пище людей, хотя первичная продукция гидросферы
только в 3 раза меньше первичной продукции суши. Поэтому перспективная
оценка биологических ресурсов гидросферы должна исходить нетолько из
учета возможного вылова объектов, добываемых в настоящее время.

В отличие от полезных ископаемых биологические ресурсы относятся к
самовоспроизводящимся. Следовательно, их величина в гидросфере
определяется не количеством имеющихся промысловых организмов, а их
приростом, т.е. продукцией. Мерой реализации этой продукции служит
промысел.

Объем устойчивого промысла водных организмов определяется величиной их
естественного воспроизводства. Поэтому промысел не должен превысить
естественных природных популяций и учитывать особенности их
воспроизводства (сроки, места, орудия лова и т.д.). Охрана и повышение
эффективности естественного воспроизводства представляют собой важную
меру укрепления сырьевой базы промысла, равно как и обогащение водоемов
новыми промысловыми объектами за счет акклиматизации.

Промысел водных организмов не всегда легко отличить от "урожая" при
искусственном разведении, т.к. существует множество переходных форм
между этими двумя видами биосырья.

В настоящее время мировой промысел гидробиоитов составляет около 20%
животных белков, потребляемых человеком. До начала 70-х годов он быстро
возрастал, затем стабилизировался. Среди рыб значительную долю в
промысле составляют сельдевые, тресковые, скумбриевые и ставридовые. В
меньшем количестве добываются тунцовые, мерлузовые и комбаловые, еще
меньше отлавливаются лососевые.

Среди нерыбных объектов, добываемых в водоемах в настоящее время, первое
место по массе занимают моллюски. Из них в наибольшем количестве
добываются двустворчатые моллюски, в значительном количестве -
головоногие моллюски (больше половины из них -кальмары). Из ракообразных
наибольшую роль в промысле играют крабы и креветки.

Мировой промысел гидрофитов основан преимущественно на добыче красных и
бурых водорослей. В гораздо меньшем количестве добывают зеленые.
Значительная часть водорослей используется для йода и других технических
и медицинских продуктов.

В настоящее время уровень использования гидробиоитов в отношении
большинства традиционных объектов промысла достиг величин, близких к
предельным. Во многих случаях наблюдается перелов гидробиоитов; что
означает, что воспроизводительная способность их популяций уже не может
компенсировать убыль в результате промысла. В 1770г. был убит последний
экземпляр замечательного растительноядного млекопитающего – стеллеровой
(морской) коровы. Почти исчез в наше время гренландский кит, взятый под
охрану слишком поздно, под угрозой исчезновения находится синий кит.
Среди рыб наблюдается перелов многих легко поддающихся добыче камбал,
сельдей. В ряде районов в чрезвычайно напряженном состоянии находятся
запасы крабов. Поэтому с необычайной остротой встает вопрос об охране и
повышении естественного воспроизводства биоресурсов.

Серьезный вред воспроизводству промысловых гидробиоитов может наносить
гидротехническое строительство, в частности сооружение плотин,
перерезающих естественные миграционные пути рыб. Например,
гидростроительство на Волге и Куре резко нарушило условия естественного
размножения осетровых, в связи с чем пришлось принять меры по
организации искусственного воспроизводства. Огромное количество молоди
гибнет, попадая в оросительные системы и в турбины гидроэлектростанций.
Для предупреждения захода молоди в каналы оросительной системы, в
турбины электростанций создают различные заградители, в частности
электрические.

Естественное воспроизводство промысловых организмов часто подрывает
неправильная организация их вылова. В связи с этим необходимо научное
обоснование регулирования промысла: оно должно сводится не только к
установлению необходимого объема вылова, но и к установлению сроков и
мест промысла, регламентирование способов и орудий лова.

Проблема охраны, повышения эффективности естественного воспроизводства
биоресурсов осложняется тем, что приходится в решать в условиях
комплексного использования водоемов, учитывая интересы самых разных
отраслей народного хозяйства связанных с использованием водоемов.

Большое значение для усиления естественного воспроизводства промысловых
организмов имеет борьба с их пищевыми конкурентами, врагами и
паразитами. Огромное количество рыб погибает от вирусных и бактериальных
заболеваний. Основной элемент в комплексе мер борьбы с паразитами
прудовых рыб -профилактика заболеваний, в частности контроль за
перевозками рыб. Помимо комплекса профилактических мероприятий,
проводятся лечебные.

Термином "акклиматизация" обозначают целенаправленную деятельность
человека по обогащению флоры и фауны новыми компонентами. В
биологическом смысле под акклиматизацией понимают приспособление
организмов к существованию за пределами собственного ареала после
переселения в новые места обитания. Акклиматизация характеризуется не
только выживанием и размножением переселенных особей, но и нормальным
развитием последующих поколений, т.е. натурализацией вида.

Из промысловых организмов акклиматизируются рыбы, ракообразные, моллюски
и водные млекопитающие.

Акклиматизация организмов является одной из первых составляющих частей
аквакультуры (в узком смысле слова "аквакультура" понимается как
промышленное выращивание гидробиантов по определенной технологической
схеме с контролем над всеми основными звеньями процесса). Дальнейшее
развитие аквакультуры сводится к преобразованию экосистем, их
конструированию в интересах оптимизации производства биосырья в
водоемах.

VI. Население

Население гидросферы по числу видов (более 250000) заметно уступает
наземному из-за необычайного богатства в нем фауны и насекомых. Иная
картина получается если сравнение вести по классам. Например, из 33-х
классов растений, 18 видов -гидрофиты. Эти данные рассматриваются как
доказательство того, что жизнь зародилась не в воздушной, а в водной
среде.

Одна из характерных особенностей водного населения – резкое преобладание
зомассы над фитомассой, в то время как на Земле наблюдается обратная
картина.

Биомасса в различных районах Мирового океана колеблется в очень широких
пределах. Так в верхнем 100-метровом слое в районе экватора биомасса
составляет около 500 мг/м3 и более, а в водах Субарктики и Субантарктики
соответственно 100-300 мг/м. [1.]

Фитобеноз состоит в основном из бурых, красных и зеленых водорослей, а
также некоторых цветковых растений.

Зообеноз в наибольшей степени представлен простейшими,
кишечнополостными, ракообразными, головоногими и рыбами. Планктон по
видовому составу в основном представлен ракообразными.

Флора и фауна Мирового океана с продвижением в глубь по числу видов и
численности значительно обедняются. Это связано с ухудшением условий
обитания. Основным источником пищи глубоководных является скопление
органических веществ на дне.

Континентальные водоемы могут быть искусственными и естественными. В
подавляющем большинстве континентальные водоемы пресные, что и
определяет видовой состав их населения.

Население рек характеризуется значительным видовым разнообразием. Из
отдельных экологических групп значительного обилия в реках достигают
планктон, бентос и нектон. Численность бактерий в речной воде
значительно меняется по сезонам, обнаруживая максимум в период паводка.
Заметно повышается численность бактерий в реках ниже очагов загрязнения
органическими веществами. Количество планктона в реках на протяжении
года значительно меняется, падая до минимума зимой и во время половодья
вследствие разбавления талыми водами, почти не содержащими каких-либо
организмов. От весны к лету благодаря размножению количество планктона
значительно увеличивается. Бентос преимущественно представляется
животными; донные растения обильны только в реках с прозрачной водой.
Образованию прибрежной растительности мешает размыв берегов и половодья.

На видовой состав озер оказывают влияние: географическое положение,
происхождение и особенности гидрологического режима. Нектон и планктон в
озерах представлены богаче, чем в других континентальных водоемах. На
поверхности пленки: клопы-водомерки, мухи, на нижней поверхности – жуки
и клопы, личинки комаров и т.п. Нектон представлен почти исключительно
рыбами. В больших озерах (Байкал, Ладожское) обитют несколько видов
тюленей. Северные и высокогорные озера богаты ласосевыми рыбами.

Население болот отличается бедностью как по видовому составу, так и в
количественном отношении. Отрицательное значение в этом отношении имеет
малая концентрация кислорода и повышенная кислотность. Растительность
болот представлена в основном зелеными мхами, осоками, хвощами,
вейниками, тростниками и т.п.

VII. Загрязнения:

а) загрязнение водных ресурсов

Круговорот воды, этот долгий путь ее движения, состоит из нескольких
стадий: испарения, образования облаков,выпадения дождя, стока в ручьи и
реки и снова испарения. На всем своем пути вода сама способна очищаться
от попадающих в нее загрязнений-продуктов гниения органических веществ,
растворенных газов и минеральных веществ, взвешенного твердого
материала. В местах большого скопления людей и животных природной чистой
воды обычно не хватает, особенно если ее используют для сбора нечистот и
переноса их подальше от населенных пунктов. Если нечистот в
почвупопадает не много, почвенные организмы перерабатывают их, заново
используя питательные вещества, и в соседние водотоки просачивается уже
чистая вода. Но если нечистоты попадают сразу в воду, они гниют, и на их
окисление расходуется кислород. Создается так называемая биохимическая
потребность в кислороде . Чем выше эта потребность, тем меньше кислорода
остается в воде для живых микроорганизмов,особенно для рыб и водорослей.
Иногда из-за недостатка кислорода гибнет все живое. Вода становиться
биологически мертвой-в ней остаются только анаэробные бактерии; они
процветают без кислорода и в процессе своей жизнедеятельности выделяют
сероводород-ядовитый газ со специфическим запахом тухлых яиц. И без того
безжизненная вода приобретает гнилостный запах истановится совсем
непригодной для человека и животных. Подобное может произойти и при
избытке в воде таких веществ, как нитраты и фосфаты; они попадают в воду
из сельскохозяйственных удобрений на полях или из сточных вод,
загрязненных моющими средствами. Эти биогенные вещества стимулируют рост
водорослей, водоросли начинают потреблять много кислорода, а когда его
становится недостаточно, они гибнут. В природных условиях озеро, прежде
чем заилиться и исчезнуть, существует около 20тыс. лет. Избыток
биогенных веществ ускоряет процесс старения, или интрофикацию, и
уменьшает срок жизни озера, делая его к тому же малопривлекательным. В
теплой воде кислород хуже растворяется,чем в холодной. Некоторые
предприятия, особенно электростанции,потребляют огромное количество воды
на охлаждение. Нагретая вода сбрасывается обратно в реки и еще больше
нарушает биологическое равновесие водной системы. Пониженное содержание
кислорода препятствует развитию одних живых видов и дает преимущество
другим. Но эти новые, теплолюбивые виды тоже сильно страдают, как только
прекращается подогрев воды. Органические отбросы, биогенные вещества и
тепло становятся помехой для нормального развития пресноводных
экологических систем только тогда, когда они перегружают эти системы. Но
в последние годы на экологические системы обрушились огромные количества
абсолютно чужеродных веществ, от которых они не знают защиты. Пестициды,
применяемые в сельском хозяйстве, металлы и химикалии из промышленных
сточных вод сумели проникнуть в пищевую цепь водной среды, что может
иметь непредсказуемые последствия. Виды, стоящие в начале пищевой цепи,
могут накапливать эти вещества в опасных концентрациях и становятся еще
более уязвимыми для других вредных воздействий.Загязненную воду можно
очистить. При благоприятных условиях это происходит естественным путем в
процессе природного круговорота воды. Но загрязненным бассейнам – рекам,
озерам и т.п. – для восстановления требуется значительно больше
времени.Чтобы природные системы сумели восстановиться, необходимо прежде
всего прекратить дальнейшее поступление отходов в реки. Промышленные
выбросы не только засоряют, но и отравляют сточные воды. А эффективность
дорогостоящих приспособлений для очистки таких вод пока еще недостаточно
изучена. Несмотря ни на что, некоторые городские хозяйства и
промышленные предприятия все еще предпочитают сбрасывать отходы в
соседние реки и весьма неохотно отказываются от этого только тогда,
когда вода становится совсем непригодной или даже опасной.

В своем нескончаемом кругообороте вода то захватывает и переносит
множество растворенных или взвешенных веществ, то очищается от них.
Многие из примесей в воде являются природными и попадают туда вместе с
дождем или грунтовыми водами. Тот же путь проходят и некоторые из
загрязняющих веществ, связанных с деятельностью человека. Дым, пепел и
промышленные газы вместе с дождем оседают на землю; химические
соединения и нечистоты, внесенные в почву с удобрениями, попадают в реки
с грунтовыми водами. Некоторые отходы следуют по искусственно созданным
путям-дренажным канавам и канализационным трубам. Эти вещества обычно
более ядовиты, но их сброс легче контролировать,чем тех,которые
переносятся в процессе природного круговорота воды. Общемировое
водопотребление на хозяйственные и бытовые нужды сщставляет примерно 9%
суммарного стока рек. Поэтому не прямое водопотребление гидроресурсов
вызывает нехватку пресных вод в тех или иных регионах земного шара, а их
качественное истощение. За последние десятилетия все более значительную
часть круговорота пресных вод стали составлять промышленные и
коммунальные стоки. На промышленные ибытовые нужды потребляется около
600-700 куб.км воды в год. Из этого объема безвозвратно расходуется
130-150 куб.км, а около 500 куб.км отработанных,так называемых сточных
вод сбрасывается в реки,озера и моря.

б) загрязнение поверхностных вод

Качество воды большинства водных объектов не отвечает нормативным
требованиям. Многолетние наблюдения за динамикой качества поверхностных
вод обнаруживают тенденцию увеличения числа створов с высоким уровнем
загрязненности (более 10 ПДК) и числа случаев экстремально высокого
содержания (Свыше 100 ПДК) загрязняющих веществ в водных объектах.

Состояние водных источников и систем централизованного водоснабжения не
может гарантировать требуемого качества питьевой воды, а в ряде регионов
(Южный Урал, Кузбасс, некоторые территории Севера) это состояние
достигло опасного уровня для здоровья человека. Службы
санитарно-эпидемиологического надзора постоянно отмечают высокое
загрязнение поверхностных вод.

Около 1/3 всей массы загрязняющих веществ вносится в водоисточники с
поверхностным и ливневым стоком с территорий санитарно неблагоустроенных
мест, сельскохозяйственных объектов и угодий, что влияет на сезонное, в
период весеннего паводка, ухудшение качества питьевой воды, ежегодно
отмечаемое в крупных городах, в том числе и в Москве. В связи с этим
проводится гиперхлорирование воды, что, однако небезопасно для здоровья
населения в связи с образованием хлорорганических соединений.

Одним из основных загрязнителей поверхностных вод является нефть и
нефтепродукты. Нефть может попадать в воду в результате естественных ее
выходов в районах залегания. Но основные источники загрязнения связаны с
человеческой деятельностью: нефтедобычей, транспортировкой, переработкой
и использованием нефти в качестве топлива и промышленного сырья.

Среди продуктов промышленного производства особое место по своему
отрицательному воздействию на водную среду и живые организмы занимают
токсичные синтетические вещества. Они находят все более широкое
применение в промышленности, на транспорте, в коммунально-бытовом
хозяйстве. Концентрация этих соединений в сточных водах, как правило,
составляет 5-15мг/л при ПДК - 0,1 мг/л. Эти вещества могут образовывать
в водоёмах слой пены, особенно хорошо заметный на порогах, перекатах,
шлюзах. Способность к пенообразованию у этих веществ появляется уже при
концентрации 1-2 мг/л.

Наиболее распространенными загрязняющими веществами в поверхностных
водах являются фенолы, легко окисляемые органические вещества,
соединения меди, цинка, а в отдельных регионах страны – аммонийный и
нитритный азот, лигнин, ксантогенаты, анилин, метил меркаптан,
формальдегид и др. Огромное количество загрязняющих веществ вносится в
поверхностные воды со сточными водами предприятий черной и цветной
металлургии, химической, нефтехимической, нефтяной, газовой, угольной,
лесной, целлюлозно-бумажной промышленности, предприятий сельского и
коммунального хозяйства, поверхностным стоком с прилегающих территорий.

Небольшую опасность для водной среды из металлов представляют ртуть,
свинец и их соединения.

Расширенное производство (без очистных сооружений) и применение
ядохимикатов на полях приводят к сильному загрязнению водоемов вредными
соединениями. Загрязнение водной среды происходит в результате прямого
внесения ядохимикатов при обработке водоемов для борьбы с вредителями,
поступления в водоемы воды, стекающей с поверхности обработанных
сельскохозяйственных угодий, при сбросе в водоемы отходов
предприятий-производителей, а также в результате потерь при
транспортировке, хранении и частично с атмосферными осадками.

Наряду с ядохимикатами сельскохозяйственные стоки содержат значительное
количество остатков удобрений (азота, фосфора, калия), вносимых на поля.
Кроме того, большие количества органических соединений азота и фосфора
попадают со стоками от животноводческих ферм, а также с канализационными
стоками. Повышение концентрации питательных веществ в почве приводит к
нарушению биологического равновесия в водоеме.

Вначале в таком водоеме резко увеличивается количество микроскопических
водорослей. С увеличением кормовой базы возрастает количество
ракообразных, рыб и других водных организмов. Затем происходит отмирание
огромного количества организмов. Оно приводит к расходованию всех
запасов кислорода, содержащегося в воде, и накоплению сероводорода.
Обстановка в водоеме меняется настолько, что он становится непригодным
для существования любых форм организмов. Водоем постепенно «умирает».

Современный уровень очистки сточных вод таков, что даже в водах,
прошедших биологическую очистку, содержание нитратов и фосфатов
достаточно для интенсивного эвтрофирования водоемов.

Эвтрофизация – обогащение водоема биогенами, стимулирующее рост
фитопланктона. От этого вода мутнеет, гибнут бентосные растения,
сокращается концентрация растворенного кислорода, задыхаются обитающие
на глубине рыбы и моллюски.

Во многих водных объектах концентрации загрязняющих веществ превышают
ПДК, установленные санитарными и рыбоохранными правилами.

в) загрязнение подземных вод

Загрязнению подвергаются не только поверхностные, но и подземные воды. В
целом состояние подземных вод оценивается как критическое и имеет
опасную тенденцию дальнейшего ухудшения.

Подземные воды (особенно верхних, неглубоко залегающих, водоносных
горизонтов) вслед за другими элементами окружающей среды испытывают
загрязняющее влияние хозяйственной деятельности человека. Подземные воды
страдают от загрязнений нефтяных промыслов, предприятий горнодобывающей
промышленности, полей фильтрации, шламонакопителей и отвалов
металлургических заводов, хранилищ химических отходов и удобрений,
свалок, животноводческих комплексов, не канализированных населенных
пунктов. Происходит ухудшение качества воды в результате подтягивания
некондиционных природных вод при нарушении режима эксплуатации
водозаборов. Площади очагов загрязнения подземных вод достигают сотен
квадратных километров.

Из загрязняющих подземные воды веществ преобладают: нефтепродукты,
фенолы, тяжелые металлы (медь, цинк, свинец, кадмий, никель, ртуть),
сульфаты, хлориды, соединения азота.

Перечень веществ контролируемых в подземных водах не регламентирован,
поэтому нельзя составить точную картину о загрязнении подземных вод.

г) загрязнение водоемов

Под загрязнением водоемов понимается ухудшение их экологического
значения и биосферных функций в результате антропогенного поступления в
них вредных веществ.

При загрязнении водоемов наблюдается нарушение отдельных
физиологических функций, изменение поведения, снижение темпа роста,
увеличение смертности, изменение наследственности особе. Загрязнения
также могут изменить некоторые показатели популяции: изменение
численности гидробиоитов и биомассы, рождаемости и смертности, половой и
размерной структуры и ряда функциональных свойств. К этому следует
добавить хаотичность внутрипопуляционных отношений, играющих огромную
роль в коммуникации особей.

На биоцентрическом уровне загрязнение сказывается на структуре и
функциях сообщества, поскольку одни и те же загрязняющие вещества по
разному влияют на разные компоненты биоценоза. В конечном счете
происходит деградация экосистемы -ухудшение ее как элемента среды
человека и снижение положительной роли в формировании биосферы,
обесценивание в хозяйственном отношении.

Каждое из токсических веществ обладает определенным механизмом действия
и обуславливает специфический механизм реагирования. Гидробиоиты, их
популяции и гидробиоценозы обнаруживают различную чувствительность и
устойчивость к токсинам.

Из загрязненных веществ наибольшее значение для водных экосистем имеют
нефть и продукты ее переработки, пестициды, соединения тяжелых металлов
и т.п. Чрезвычайно опасным стало загрязнение водоемов различными
продуктами радиоактивного распада -радионуклидами или радиоизотопами.
Все большее беспокойство вызывает загрязнение и осоление пресных
водоемов в следствие выпадания "кислотных дождей", когда в атмосферной
влаге растворяются газы и некоторые другие вещества, выбрасываемые в
воздух промышленными предприятиями. Значительную роль в загрязнении
водоемов играют бытовые стоки, лесосплав, отходы деревообрабатывающих
предприятий и многие другие виды загрязнения, не относящиеся к
токсичным, но ухудшающие среду гидробиоитов.

д) химическое загрязнение природных вод

Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его внешней
средой. На него оказывают влияние условия формирова ния поверхностного
или подземного водного стока, разнообраз ные природные явления,
индустрия, промышленное и коммунальное строительство, транспорт,
хозяйственная и бытовая деятель ность человека. Последствием этих
влияний является привнесе ние в водную среду новых, несвойственных ей
веществ – загрязнителей, ухудшающих качество воды. Загрязнения,
поступающие в водную среду, классифицируют по разному, в зависимости от
подходов, критериев и задач. Так, обычно выделяют химическое, физическое
и биологические загрязнения. Химическое загрязне ние представляет собой
изменение естественных химических свойств вода за счет увеличения
содержания в ней вредных при месей как неорганической (минеральные соли,
кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органической природы (нефть и
неф тепродукты, органические остатки, поверхностноактивные ве щества,
пестициды).

Неорганическое загрязнение

Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и
морских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные для
обитателей водной среды. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути,
хрома, меди, фтора. Большинство из них попадает в воду в результате
человеческой деятельности. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а
затем передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам.
Токсический эффект некоторых наиболее распространенных загрязнителей
гидросферы представлен в таблице:

ВЕЩЕСТВО ПЛАНКТОН РАКООБРАЗНЫЕ МОЛЛЮСКИ РЫБЫ

1. Медь

2. Цинк

3. Свинец

4. Ртуть

5. Кадмий

6. Хлор

7. Роданид

8. Цианид

9. Фтор

10. Сульфид +++

+

-

++++

-

-

-

-

-

- +++

++

+

+++

++

+++

++

+++

-

++ +++

++

+

+++

++

++

+

++

+

+ +++

++

+++

+++

++++

+++

++++

++++

++

+++



Степень токсичности (примечание):

- - отсутствует

+ - очень слабая

++ - слабая

+++ - сильная

++++ - очень сильная

Кроме перечисленных в таблице веществ, к опасным заразителям водной
среды можно отнести неорганические кислоты и основания, обуславливающие
широкий диапозон рН промышленных стоков (1,0 - 11,0) и способных
изменять рН водной среды до значений 5,0 или выше 8,0, тогда как рыба в
пресной и морской воде может существовать только в интервале рН 5,0 -
8,5. Среди основных источников загрязнения гидросферы минеральными
веществами и биогенными элементами следует упомянуть предприятия пищевой
промышленности и сельское хозяйство. С орошаемых земель ежегодно
вымывается около 6 млн.т. солей. К 2000 году возможно увеличение их
массы до 12 млн.т./год. Отходы, содержащие ртуть, свинец, медь
локализованы в отдельных районах у берегов, однако некоторая их часть
выносится далеко за пределы территориальных вод. Загрязнение ртутью
значительно снижает первичную продукцию морских экосистем, подавляя
развитие фитопланктона. Отходы, содержащие ртуть, обычно скапливаются в
донных отложениях заливов или эстуариях рек. 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 элемнты,
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,
пагубновлияютна 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 привогдят 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. Поверхностноактивные 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. Информация о содержании некоторых органических
веществ в промышленных сточных водах предоставлена ниже:

ЗАГРЯЗНЯЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА

КОЛИЧЕСТВО В МИРОВОМ СТОКЕ

МЛН.Т./ГОД

1. Нефтепродукты

2. Фенолы

3. Отходы производств синтетических волокон

4. Растительные органические остатки

5. Всего

26,563

0,460

5,500

0,170

33,273

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 понизится ниже уровня, необходимого для
жизни морских и пресноводных организмов.

VIII. Проблемы мирового океана

Человек - дитя Природы, вся его жизнь проходит по её законам и правилам,
но при этом нельзя не отметить всё увеличивающееся негативное
воздействие хозяйственной деятельности на окружающую среду. Изменения
происходят во всё возрастающих масштабах в результате вырубки лесов,
распашки обширных площадей, гидротехнических мероприятий, влияющих на
речной сток и режим грунтовых вод, забора большого количества речных,
подземных и озерных вод, и в особенности их загрязнения. Соответственно
с этим меняется жидкий, газообразный и твёрдый сток в моря и океаны.
Морские воды загрязняются в результате захоронения различных отходов,
выброса мусора и нечистот с кораблей, к сожалению, частых аварий. В
Тихий океан ежегодно сбрасывается около 9 млн. т отходов, в воды
Атлантики - свыше 30 млн. т. Океаны и моря загрязняются такими вредными
для них веществами, как нефть, тяжелые металлы, пестициды, радиоизотопы.
В марте 1995 года в Калифорнийском заливе было обнаружены трупы 324
дельфинов и 8 китов. По мнению специалистов главной причиной трагедии
стало воздействие именно этих веществ. Газообразные токсические
вещества, как окись углерода, двуокись серы, поступают в морскую воду из
атмосферы. По подсчетам Калифорнийского технологического института, в
Мировой океан с дождями ежегодно осаждается 50 тыс. т свинца,
попадающего в воздух с выхлопными газами автомобилей. В городах близ
береговой линии в морской воде нередко обнаруживается патогенная
микрофлора. Степень загрязненности постоянно растет. Способности воды к
самоочищению порой оказывается недостаточной, чтобы справиться с
постоянно увеличивающимся количеством сбрасываемых отходов. Под влиянием
течений загрязнения перемешиваются и очень быстро распространяются,
оказывая вредное воздействие на зоны, богатые животными и
растительностью, нанося серьезный ущерб состоянию морских экосистем.
Человечество губит само себя.

К числу наиболее вредных химических загрязнений относятся нефть и
нефтепродукты. Ежегодно в океан попадает более 10 млн. т нефти.
Загрязняют поверхность танкеры, утечка сырья при бурении.

В период между 1973-84 гг. в США Институтом охраны окружающей среды и
энергетики отмечено 12000 случаев загрязнения вод нефтью. Нанесенный
ущерб огромен. Например, последствия в связи с гибелью в 1995 году
теплохода «Дота» у Керченского пролива в Азовском море оцениваются в 7
млн. долларов.

Обеспокоенность общественности нефтяным загрязнением обусловлено
неуклонным ростом экономических потерь в рыболовстве, туризме и других
сферах деятельности. Только 1 т. нефти способна покрыть 12 куб.км
поверхности моря. А нефтяная пленка изменяет все физико-химические
процессы: повышается температура поверхностного слоя воды, ухудшается
газообмен, рыба уходит или погибает. Меняются гидробиологические условия
в океане, оказывается влияние на баланс кислорода в атмосфере, а значит
непосредственно на климат. Уменьшается первичная продукция океана -
фитопланктон - своеобразный пищевой фундамент всей его жизни.

Очень ядовиты растворимые компоненты нефти. Они нередко становятся
причиной гибели рыбы, морских птиц. Если оплодотворенную икру рыбы
поместить в аквариум с весьма незначительной концентрацией
нефтепродуктов, то большинство зародышей погибнут, а многие из уцелевших
оказываются уродами. А ведь именно на поверхности, куда и попадают эти
ядовитые вещества, развивается богатейшее сообщество разнообразнейших
организмов - нейстон.

Не меньше чем нефть опасно загрязнение тяжелыми металлами. Французские
исследователи установили, что дно Атлантического океана загрязнено
попадающим с суши свинцом на расстоянии 160 км от берега и на глубине до
1610 м. Более высокая концентрация свинца в верхнем слое донных
отложений, чем в более глубоких слоях, свидетельствуют о том, что это
следствие человеческой деятельности, а не природных процессов.

Владельцы химического комбината «Тиссо» в городке Минамата на острове
Кюсю долгие года сбрасывали в океан сточные воды, насыщенные ртутью.
Прибрежные воды и рыба оказались отравленными, что привело к гибели
местных жителей. Получили тяжелые психопаралитические заболевания сотни
людей.

Еще одним губителем океана являются пестициды. Их мировое производство
достигает 200 тыс. т в год. Относительная химическая устойчивость, а
также характер распространения способствовали их поступлению в моря в
больших объемах. Постоянное накопление в воде хлорорганических веществ
представляет серьезную угрозу для жизни людей.

Пестициды обнаружены в различных районах Балтийского, Северного,
Ирландского морей, в Бискайском заливе, у западного побережья Англии,
Исландии, Португалии, Испании. На основании анализа снежного покрова
Антарктиды было определено, что на поверхности этого, весьма удалённого
материка осело около 2300 тонн пестицидов, хотя они там никогда не
применялись. ДДТ и гексахлоран обнаружены в значительных количествах в
печени и жире тюленей и антарктических пингвинов.

В моря и океаны через реки, непосредственно с суши, а также с судов и
барж попадают жидкие и твердые бытовые отходы. Часть этих загрязнений
оседает в прибрежной зоне, а часть под влиянием морских течений и ветра
рассеивается в разных направлениях.

Бытовые отбросы очень опасны, так как являются переносчиками болезней
человека: брюшного тифа, дизентерии, холеры. Они также содержат
значительное количество кислородопоглощающих веществ. Твердые бытовые
отбросы являются причиной аварий в судоходстве, опутывая гребные винты
судов, засоряя трубопроводы систем охлаждения двигателей. Известны
случаи гибели крупных морских млекопитающих из-за механической закупорки
легких кусками синтетической упаковки. Подсчитано, что в прибрежной зоне
Гавайских островов, весьма посещаемых туристами мест, плавает несколько
миллионов всякого рода пластмассовых пакетов.

Захоронение жидких и твердых радиоактивных отходов в море в 59-60-е годы
осуществляли многие страны, имеющие атомный флот. В 1950-1992 гг.
Советским Союзом в водах Ледовитого океана затоплены ядерные отходы
суммарной активностью 2,5 млн. кюри - в том числе 15 реакторов и
экранная сборка атомного ледокола «Ленин», 13 реакторов аварийных
атомных подводных лодок (включая шесть с невыгруженным ядерным
топливом). Великобритания затапливала радиоактивные отходы в Ирландском
море, а Франция - в Северном.

а) нефть и нефтепродукты

Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость, имеющую
темно-коричневый цвет и обладающую слабой флуорисценцией. Нефть состоит
преимущественно из насыщенных алифатических и гидроароматических
углеводородов. Основные компоненты нефти - углеводороды (до 98%) -
подразделяются на 4 класса:

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.

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.

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), полуциклические (пирен).

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. 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:

ВНЕШНИЙ ВИД ТОЛЩИНА,МКМ КОЛИЧЕСТВО НЕФТИ,

Л./КВ.КМ.

Едва заметна

Серебристый отблеск

Следы окраски

Ярко окрашенные разводы

Тускло окрашенные

Темно окрашенные

0,038

0,076

0,152

0,305

1,016

2,032

44

88

176

352

1170

2310

Нефтяная пленка изменяет состав спектра и интенсивность проникновения в
воду света. Пропускание света тонкими пленками сырой нефти составляет
1-10% (280 нм), 60-70% (400нм). Пленка толщиной 30-40 мкм полностью
полностью поглощает инфракрасное излучение. Смешиваясь с водой, нефть
образует эмульсию двух типов: прямую "нефть в воде" и обратную "вода в
нефти". Прямые эмульсии, составленные капельками нефти диаметром до 0,5
мкм, менее устойчивы и характерны для нефтей, содержащих
поверхностно-активные вещества. При удалении летучих фракций, нефть
образует вязкие обратные эмульсии, которые могут сохраняться на
поверхности, переноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на
дно.

б) 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 получают 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.

в) 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 растворкны 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 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
продуктовхимических технологий, получение полимеров, улучшение условий
бурения нефтяных и газовых скважин, борьба с коррозией оборудования. В
сельском хозяйстве СПАВ применяется в составе пестицидов.

г) 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.

д) тяжёлые 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 проихождения. 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. 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)*103 т.свинца в год.

е) 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 едко к его полному исчезновению,
растворению взвесей, накоплению металлов в растворенной форме, появлению
сероводорода. Присутствие бльшого 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.
Прм 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.

ж) тепловое загрязнение

Тепловое загрязнение поверхности водоемрв 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
теипературы 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.

IX. Опасность неочищенных сточных вод

а) угроза инфекционных заболеваний

Неочищенные канализационные стоки – один из главных источников угрозы
для здоровья человека, так как люди и животные бывают заражены
патогенами (болезнетворными бактериями и другими паразитами). Зараженные
люди или животные могут выделять с экскрементами огромное количество
патогенов или их яиц. Иногда человек служит переносчиком инфекции, даже
не ощущая симптомов заболевания. Если зараженные канализационные стоки
попадут в питьевую воду, на источники пищи или в места для купания,
паразиты могут инфицировать многих людей. В некоторых случаях инфекция
передается через пищевые цепи. Например, устрицы, могут заглатывать
паразитов, которые передаются человеку, когда он употребляет в пищу
устриц. Поэтому устричные «банки», загрязненные канализационными
стоками, закрыты для ловли. Кроме того, некоторые виды пищевых продуктов
рекомендуется всегда подвергать термической обработке.

В большинстве случаев патогенные организмы выживают вне хозяина не
более нескольких дней, а их число, попавшее в его тело, определяет
вероятность развития инфекции. Следовательно, когда плотность населения
низка, перенос патогенов происходит относительно редко, так как уровень
их распространения невелик и проходит довольно много времени между
выделением их во внешнюю среду одним хозяином и встречей с другим.
Однако, чем выше плотность населения, тем вероятнее заражение. Живя и
работая в густозаселенных городах, люди становятся чрезвычайно уязвимыми
для патогенных организмов.

Прежде чем в середине XIX в. была установлена связь между заболеваниями
и наличием в отбросах патогенов, в городах часто случались
опустошительные эпидемии. В настоящее время в большинстве стран приняты
санитарно-гигиенические правила, которые предотвращают такой
«круговорот» патогенов, в том числе:

дезинфекция запасов воды для населения хлорированием или другими
методами;

личная санитария и гигиена, особенно во время приготовления и раздачи
пищи;

сбор и очистка канализационных стоков.

Многие связывают снижение заболеваемости с успехами современной
медицины, но благодарить, прежде всего, стоит санитарно-гигиенические
правила, часто воспринимаемые как что-то само собой разумеющееся.

б) снижение содержания растворенного кислорода

Сброс неочищенных канализационных стоков в водоемы не только чреват
опасностью инфекционных заболеваний, но и может стать причиной снижения
содержания растворенного в воде кислорода и деградации водных экосистем.

Органическое вещество, присутствующее в стоках, охотно поедается
редуцентами и детритофагами, которые поглощают кислород в процессе
дыхания. Когда детрита избыток, эти организмы потребляют растворенный
кислород быстрее, чем он пополняет систему, и его запасы истощаются.
Концентрацию органики в канализационных стоках часто выражают
биологической потребностью в кислороде (БПК), т.е. количеством
кислорода, которое потребуется редуцентам, чтобы разложить поступившее
вещество.

Истощение запасов растворенного кислорода не наносит вреда самим
бакттериям-редуцентам, так как они способны к анаэробическому дыханию и
брожению. Анаэробные (лишенные кислорода) водоемы не только не могут
поддерживать жизнь рыб, моллюсков и ракообразных, но и дурно пахнут, так
как у многих продуктов бескислородного метаболизма весьма неприятный
запах. Этим же обусловлен столь характерный запах канализационных
стоков.

Кроме того, истощение запасов растворенного кислорода может увеличить
опасность микробного заражения. Многие патогенные организмы гораздо
дольше живут в анаэробных условиях. В среде, богатой кислородом, они
быстро погибают или съедаются другими организмами.

X. Сбор и очистка сточных вод

а) первичные стоки

Санитарная канализационной системы объединяет все сточные трубы от
расположенных в зданиях раковин, ванн и т.д., как ствол дерева
объединяет все его ветви. Из основания этого «ствола» вытекает смесь
всего, что попало в систему, - исходные стоки, или исходные сточные
воды. Так как мы используем огромный объем воды для удаления мизерных
количеств отходов или просто льем ее без особой нужды, в первичных
стоках на каждую часть отходов приходится примерно 1000 частей воды,
т.е. в них 99,9% воды и 0,1% отходов. С добавлением ливневых вод
разбавление еще более увеличивается. Но отходы или загрязнители
первичных стоков имеют огромное значение. Их подразделяют на три
категории.

Мусор и песок. Мусор – это тряпки, пластиковые пакеты и прочие предметы,
попадающие в систему из туалетов или через ливнестоки, если те еще не
отделены. К песку условно относят и гравий; их приносят в основном
ливнестоки.

Органическое вещество, или коллоиды. Это как живые организмы, - патогены
и непатогенные бактерии-редуценты – так и неживая органика экскрементов,
пищевых отходов и волокон тканей и бумаги. Термин коллоиды означает, что
этот материал не оседает, а обычно остается взвешенным в воде.

Растворенные вещества. Это в основном биогены, такие как соединения
азота, фосфора и калия из продуктов жизнедеятельности, обогащенные
фосфатами из детергентов.

б) этапы очистки

Чтобы очистка была полной, водоочистные сооружения должны устранить все
названные категории загрязнителей. Мусор и песок удаляются на этапе
предочистки.

Сочетание первичной и вторичной очистки позволяет избавиться от
коллоидного материала. Растворенные биогены устраняются при помощи
доочистки.

Необходимо также иметь в виду, что обработка стоков в каждом конкретном
случае не обязательно должна включать в себя все четыре этапа. Чаще
всего они дополняют друг друга в зависимости от обстоятельств.
Следовательно, в некоторых местах в водоемы все еще сбрасывают просто
исходные стоки, в других - осуществляют только первичную их очистку,
кое-где проводят вторичную, и лишь немного городов осуществляет
доочистку водостоков.

Предочистка. Мусор и песок обычно засоряют систему и тормозят
дальнейшую очистку стоков. Поэтому их устранение считается ее
предварительным этапом. От мусора избавляются, пропуская исходные стоки
через стержневую решетку, т.е. ряда стержней, расположенных на
расстоянии около 2,5 см. друг от друга. Затем мусор механически собирают
с решетки и отправляют в специальную печь для сжигания. Очищенная от
мусора вода попадает в песколовку, или пескоотстойник, - емкость,
напоминающую плавательный бассейн, где движение воды замедляется
настолько, что песок оседает; затем он механически извлекается оттуда и
вывозится на свалку.

Первичная очистка. После предочистки вода проходит первичную очистку –
медленно пропускается через крупные баки, называемые первичными
отстойниками. Здесь она в течение нескольких часов остается почти
неподвижной. Это позволяет самым тяжелым частицам органического
вещества, составляющим 30-50% его общего количества, осесть на дно,
откуда их собирают. В то же самое время жирные и маслянистые вещества
всплывают к поверхности, и их снимают как сливки. Весь этот материал
называется ил-сырец.

При первичной очистке всего-навсего «заливают грязную воду в сосуд,
дают отстояться и сливают». Тем не менее это позволяет устранить
значительную часть органического вещества при минимальных затратах.
Вода, покидающая первичные отстойники, все еще содержит 50-70% не
осевших органических коллоидов и почти все растворенные биогены.
Вторичная очистка предусматривает устранение оставшегося органического
вещества, но не растворенных питательных элементов.

Вторичная очистка. Эту очистку называют также биологической, так как в
ней участвуют живые естественные редуценты и детритофаги, потребляющие
органическое вещество и в процессе дыхания превращающие его в воду и
углекислый газ. Обычно применяются два типа систем: капельные биофильтры
и активный ил.

В системах с капельным биофильтром вода разбрызгивается и стекает
струйками по слою камней величиной с кулак, толщина которого 2-3 м. Как
и в естественных ручьях, в этих условиях функционирует сложная
экосистема, включающая бактерии, простейших коловраток, различных мелких
червей и других прикрепленных к камням детритофагов. Они буквально
выедают из протекающей воды все органическое вещество, включая
патогенов. Организмы, случайно смытые с биофильтров, позднее устраняются
из воды, когда она попадает во вторичные отстойники-емкости, аналогичные
первичным отстойникам. С отстоявшимся в них материалом поступают, как и
с илом-сырцом. Пройдя первичную очистку и капельные биофильтры, сточные
воды теряют 85-90% органического вещества.

Все более широкое распространение получает еще один метод вторичной
очистки – система активного ила. В этом случае вода после первичной
очистки поступает в резервуар, где могли бы разместиться несколько
припаркованных друг за другом трейлеров. Смесь детритофагов, называемая
активным илом, добавляется в воду, когда та поступает в резервуар. По
мере движения по нему она интенсивно аэрируется, т.е. создается богатая
кислородом среда, идеальная для развития этих организмов. В ходе их
питания количество органического вещества, включая патогенные
микроорганизмы, уменьшается.

Покидая аэрационный резервуар, вода содержит множество детритофагов,
поэтому ее направляют во вторичные отстойники. Так как организмы обычно
собираются в кусочках детрита, осадить их относительно несложно; осадок
представляет собой тот же самый активный ил, который снова закачивают в
аэрационный резервуар. Таким образом, детритофаги рециклизуются, а вода
очищается от органического вещества на 90-95%. Излишки активного ила,
накапливающиеся в процессе размножения организмов, обычно объединяют с
илом-сырцом и в дальнейшем обрабатывают их вместе.

Системы вторичной очистки не устраняют растворенных биогенов. До двух
последних десятилетий не ощущалось острой необходимости осуществлять
дополнительную очистку воды уже после вторичной. Воду после нее просто
дезинфицировали хлоркой и сбрасывали в естественные водоемы. Такая
ситуация преобладает и сейчас. Однако по мере обострения проблемы
эвтрофизации все больше городов вводят еще один этап - доочистку,
устраняющую биогены.

Доочистка. После вторичной очистки вода поступает на доочистку,
устраняющую один или более биогенов. Для этого существует множество
способов. На 100% воду можно очистить дистилляцией или
микрофильтрованием. Однако это требует больших затрат. Суммарный объем
стоков – около 150 галлонов в день на человека. Очистка такого
количества воды названными методами слишком расточительна, поэтому в
настоящее время разрабатываются и внедряются более доступные способы.
Например, фосфаты можно устранить, добавив в воду известь (ионы
кальция). Кальций вступает в химическую реакцию с фосфатом, образуя при
этом нерастворимый фосфат кальция, который можно удалить фильтрованием.
Если избыток фосфата – основная причина эвтрофизации, этого уже
достаточно.

При соответствующей доочистке можно добиться того, что в конечном итоге
получится вода, пригодная для питья. Многие люди бледнеют при мысли о
вторичном использовании канализационных стоков, но стоит вспомнить о
том, что в природе в любом случае вся вода совершает круговорот.
Фактически соответствующая доочистка может обеспечить воду лучшего
качества, нежели получаемая из рек и озер, не редко принимающих
неочищенные канализационные стоки.

Дезинфекция. Какой бы тщательной очистке не подвергались сточные воды,
обычно их все равно дезинфицируют хлорированием перед сбросом в
естественные водоемы, чтобы уничтожить патогенные организмы, которые
могли выжить. Использование для этого газообразного хлора (Cl2) влечет
за собой определенные экологические проблемы, требующие обсуждения. Хлор
используют из-за его эффективного действия и относительной дешевизны.
Однако он очень ядовит, и его транспортировка небезопасна для людей.
Кроме того, хлор еще более токсичен для некоторых рыб. Оказалось, что
даже не улавливаемое измерительными приборами его содержание оказывает
пагубное влияние на их икру и развитие эмбрионов. Наконец, некоторые
количества хлора самопроизвольно вступают в реакции с органическими
веществами с образованием хлорированных углеводородов, т.е. органических
молекул, включающих в себя атомы хлора. Многие из этих соединений
токсичны и биологически не разлагаются, а некоторые способны даже
вызвать рак, нарушения внутриутробного развития и поражать систему
размножения.

Существуют более безопасные дезинфицирующие средства, например озон
(O3). Он чрезвычайно губителен для микроорганизмов и, воздействуя на
них, распадается на газообразный кислород, что улучшает качество воды.
Однако озон не только токсичен, но и взрывоопасен.

Предлагается также воздействовать на воду ультрафиолетовым или другим
излучением, убивающим микроорганизмы, но не оказывающим никакого
побочного явления.

Кроме того, после хлорирования можно добавлять в воду другие вещества,
например диоксид серы, которые, реагируя с хлором, образуют безвредные
неактивные соединения.

XI. Охрана морей и океанов

Наиболее серьезной проблемой морей и океанов в нашем столетии является
загрязнение нефтью, последствия которого губительны для всей жизни на
Земле. Поэтому в 1954 году в Лондоне прошла международная конференция,
ставившаяся целью выработать согласованные действия по охране морской
среды от загрязнения нефтью. На ней была принята конвенция, определяющая
обязанности государств в этой области. Позже в 1958 году в Женеве были
приняты еще четыре документа: об открытом море, о территориальном море и
прилежащей зоне, о континентальном шельфе, о рыболовстве и охране живых
ресурсов моря. Эти конвенции юридически закрепили принципы и нормы
морского права. Они обязывали каждую страну разработать и ввести в
действие законы, запрещающие загрязнять морскую среду нефтью,
радиоотходами и другими вредными веществами. Прошедшая в 1973 году в
Лондоне конференция приняла документы по предотвращению загрязнения с
судов. Согласно принятой конвенции, каждое судно должно иметь сертификат
- свидетельство о том, что корпус, механизмы и прочая оснастка находятся
в исправном положении и не наносят ущерб морю. Соответствие сертификатам
проверяется инспекцией при заходе в порт.

Запрещен слив нефтесодержащих вод с танкеров, все сбросы с них должны
выкачиваться только на береговые приемные пункты. Для очистки и
обеззараживания судовых сточных вод, в том числе хозяйственно-бытовых,
созданы электрохимические установки. Институт океанологии РАН разработал
эмульсионный метод очистки морских танкеров, полностью исключающий
попадание нефти в акваторию. Он заключатся в добавлении к промывной воде
нескольких поверхностно-активных веществ (препарат МЛ), что позволяет
осуществить на самом судне очистку без сброса загрязненной воды или
остатков нефти, которую можно впоследствии регенерировать для
дальнейшего использования. С каждого танкера удается отмыть до 300 т
нефти.

В целях предотвращения утечек нефти совершенствуются конструкции
нефтеналивных судов. Многие современные танкеры имеют двойное дно. При
повреждении одного из них нефть не выльется, ее задержит вторая
оболочка.

Капитаны судов обязаны фиксировать в специальных журналах сведения обо
всех грузовых операциях с нефтью и нефтепродуктами, отмечать место и
время сдачи или слива с судна загрязненных сточных вод.

Для систематической очистки акваторий от случайных разливов применяются
плавучие нефтесборщики и боковые заграждения. Также в целях
предотвращения растекания нефти используются физико-химические методы.
Создан препарат пенопластовой группы, который при соприкосновении с
нефтяным пятном полностью его обволакивает. После отжима пенопласт может
использоваться вторично в качестве сорбента. Такие препараты очень
удобны из-за простоты применения и невысокой стоимости, однако их
массовое производство пока не налажено. Также существуют сорбирующие
средства на основе растительных, минеральных и синтетических веществ.
Некоторые из них могут собирать до 90% разлитой нефти. Главное
требование, которое к ним предъявляется, - это непотопляемость.

После сбора нефти сорбентами или механическими средствами на поверхности
воды всегда остается тонкая пленка, которую можно удалить путем
разбрызгивания разлагающих ее химических препаратов. Но при этом эти
вещества должны быть биологически безопасны.

В Японии создана и апробирована уникальная технология, с помощью которой
можно в короткие сроки ликвидировать гигантское пятно. Корпорация
«Кансай санге» выпустила реактив ASWW, основной компонент которого -
специально обработанная рисовая шелуха. Распыленный по поверхности,
препарат в течение получаса всасывает в себя выброс и превращается в
густую массу, которую можно стащить простой сетью.

Оригинальный способ очистки продемонстрирован американскими учеными в
Атлантическом океане. Под нефтяную пленку на определенную глубину
опускается керамическая пластинка. К ней подсоединяется акустическая
пластинка. Под действием вибрации сначала скапливается толстым слоем над
местом, где установлена пластинка, а затем смешивается с водой и
начинает фонтанировать. Электрический ток, подведенный к пластинке,
поджигает фонтан, и нефть полностью сгорает.

Для удаления с поверхности прибрежных вод пятен масел американские
ученые создали модификацию полипропилена, притягивающего жировые
частицы. На катере-катамаране между корпусами поместили своеобразную
штору из этого материала, концы которой свисают в воду. Как только катер
попадает на пятно, нефть прочно прилипает к «шторе». Остается лишь
пропустить полимер через валики специального устройства, которое
отжимает нефть в приготовленную емкость.

С 1993 года был запрещен сброс жидких радиоактивных отходов (ЖРО), но
число их неуклонно растет. Поэтому в целях защиты окружающей среды в
90-е годы стали разрабатываться проекты очистки ЖРО.

В 1996 году представители японских, американских и российских фирм
подписали контракт на создание установки по переработке ЖРО, скопившихся
на Дальнем Востоке России. На реализацию проекта правительство Японии
выделило 25,2 млн. долларов.

Однако, несмотря на некоторые успехи в поиске эффективных средств,
ликвидирующих загрязнения, о решении проблемы говорить рано. Только
внедрением новых методик очисток акваторий невозможно обеспечить чистоту
морей и океанов. Центральная задача, которую необходимо решать всем
странам сообща, - предотвращение загрязнения.

XII. Заключение

Как наука экологическая гидробиология исходит из представлений о том,
что живое, возникшее из неживого, остается в тесной зависимости с
последним, находится с ним в структурно – функциональном единстве. На
всех уровнях ореолизации живое существует только как часть
противоречивого целого – биологического тела в его взаимосвязях со всей
совокупностью окружающих условий. Обитатели того или иного водоема вне
зависимости от систематического положения конвергентно приобретают
сходные адаптации к существованию в пределах своего места обитания,
образуя характерные жизненные формы.

Организмы, популяции, биоценозы – не жесткие системы, разрушающиеся при
состояниях среды, отличающихся от оптимальных, они способны
адаптироваться к среде.

Оценка степени ухудшения условий в водных экосистемах под влиянием
загрязнения или других антропогенных воздействий с той или другой
точностью в настоящее время может быть сформулирована только
применительно к практическим формам использования водоемов. Показателем
экологического благополучия водных экосистем может служить хорошо
развитый биокруговорот. Прогноз состояния водных экосистем и влиянии
тенденций в их изменении крайне важны для перспективного планирования
рациональной эксплуатации водоемов.

Человек должен стабилизировать свой обмен с природой на основе его
адекватности, гармонического сочетания интересов общества и возможностей
природы.



Список литературы:

Гидробиология, М., 1985г.

Биология и экология водных организмов, Л.,1987г.

Константинов А.С. Общая гидробиология, М., 1986г.

Чернова Н.М. Экология, М., 1988г.

Теоретическая экология, М.,1987г.

Бернард Небел «Наука об окружающей среде» (В 2-ух томах), «МИР» М. 1993

«Экология, окружающая среда и человек» Ю.В.Новиков. Издательско-торговый
дом «Гранд», Москва, 1998

Радзевич Н.Н., Пашканг К.В. Охрана и преобразование природы. – М.:
Просвещение, 1986.

НЕЙСТОН - совокупность организмов, обитающих в верхних 5-10 см водной
толщи

ДДТ - химический препарат, широко применявшийся в 50-60 гг. 20 в. для
борьбы с вредителями. Очень стойкое соединение, способное накапливаться
в окружающей среде, загрязнять её и нарушать биологическое равновесие в
природе. Повсеместно запрещён в 70 гг.

III. Физико-химические свойства воды страница

IV. Экологические основы жизнедеятельности страница

V. Водные биоресурсы и их рациональное использование страница

VI. Население страница

VII. Загрязнения: страница

VIII. Проблемы мирового океана страница

IX. Опасность неочищенных сточных вод страница

X. Сбор и очистка сточных вод страница

XI. Охрана морей и океанов страница

XII. Заключение страница

Список литературы страница


Неправильная кодировка в тексте?
В работе не достает каких либо картинок?
Документ отформатирован некорректно?

Вы можете скачать правильно отформатированную работу
Скачать реферат