Антропогенні катастрофи на акваторіях

 

Споживання води промисловістю і сільським господарством досягло значних розмірів. За оцінками спеціалістів, безповоротне водопостачання становить біля 150 км³ на рік, тобто 1% стійкого стоку прісних вод. За розрахунками, потреба у воді на планеті за останнє десятиріччя щорічно зростає на 3.1%. У даний час людство щорічно витрачає 3000 км³ води.

Більше всього води споживає сільське господарство. При цьому 3/4 її втрачається необернено. Наприклад, при вирощуванні 1 т пшениці за вегетаційний період потреба у воді становить 1500 т, 1 т рису — 7000, бавовнику — 10000 т. У промисловості вода використовується для виго­товлення розчинів, охолодження і нагрівання рідин та газів, очищення розчинів і газових сумішей, для транспортування сировини, теплоенерге­тичних потреб, видалення відходів, миття обладнання, тари, приміщень тощо. Якість води, яка використовується у виробництві, встановлюється у кожному конкретному випадку у залежності від призначення води і вимог технологічного процесу. Якість води — це сукупність фізичних, хімічних, біологічних та бактеріологічних показників, які обумовлюють придатність води для використання у промисловому виробництві, побуті тощо.

Хімічний комбінат середньої потужності щодоби використовує 1-2 млн. м³ води. У великих містах з населенням більше 3 млн. чоловік добова витрата води сягає 2 млн. м³, а річна — 1 км³. При цьому до якості води висуваються достатньо високі вимоги, що викликає необхідність у склад­них технологічних процесах водоочистки та водопідготовки.

Забруднення річок, озер, морів та океанів відбувається зі значною швидкістю, оскільки у ці водойми надходить значна кількість завислих та розчинених речовин (органічних та неорганічних).

Основними джерелами забруднення природних вод є зокрема:

— Атмосферні води. які несуть значні кількості полютантів (забрудню­вачів), що вимиваються з повітря і мають переважно промислове поход­ження. При стіканні по схилах, атмосферні та талі води додатково захоплюють з собою значну кількість речовин. Особливо небезпечні стоки з міських вулиць та промислових майданчиків, які несуть значну кількість нафтопродуктів, сміття фенолів, різних кислот.

— Міські стічні води, що включають переважно побутові стоки, які містять фекалії, детергенти (поверхнево-активні речовини), мікроорган­ізми, у тому числі патогенні.

— Промислові стічні води, що утворюються у самих різноманітних галузях виробництва, серед яких найбільш активно споживає воду чорна металургія, хімічна, лісохімічна, нафтопереробна промисловості.

При технологічних процесах утворюються такі основні види стічних вод. а саме:

— реакційні води. що утворюються у процесі реакцій з виділенням води, забруднені як вихідними речовинами, так і продуктами реакцій,

— води, що містяться у сировині та вихідних продуктах (вільна або зв'язана вода),

— промивні води після миття сировини, продуктів, тари, обладнання, маточні водні розчини,

— водні екстрагени та адсорбенти,

— охолоджені води, що не контактують з технологічними продуктами, а використовуються у системах зворотного водопостачання,

— побутові води — води їдалень, душових, туалетів, пралень тощо,

— атмосферні опади, що стікають з території промислових підприємств.

Дуже небезпечними для природних водних екосистем є стоки, що утворюються на підприємствах целюлозно-паперової промисловості. Останні скидають у водойми як целюлозні волокна, так і значну кількість органічних і неорганічних отруйних речовин. У Фінляндії стоки целюлоз­но-паперового виробництва складають 80% усіх промислових стоків, у Швеції — 75%, у США — 13%. У стоках цих підприємств розчинені вуглеводи, жири та смоли, які легко окиснюються за участю аеробних мікроорганізмів, що спричиняє активне поглинання розчиненого у воді кисню та пересичення водойм органікою.

Значну небезпеку для морських та океанічних акваторій становить перевезення нафти та нафтопродуктів танкерами. У результаті аварій суден, промивання резервуарів, неминучих втрат нафти при видобутку у шельфовій зоні, при завантаженні і розвантаженні суден щорічно у води Світового океану потрапляє 12-15 млн. т нафти. Кожна тонна нафти вкриває тонкою плівкою приблизно 12 км² водної поверхні і забруднює близько мільйона тонн морської води. Нафтова плівка викликає загибель заплідненої ікри, порушує процеси фотосинтезу і виділення кисню, тобто порушує газообмін між атмосферою і гідросферою.

Моря та океани забруднюються не тільки нафтопродуктами. До них потрапляють промислові і побутові відходи, які містять солі різних металів, отрути, значну кількість пестицидів, добрив, миючих засобів, радіоактивних речовин. Вважають, що у водойми надходить більше 500 тис. різноманітних речовин. Важкі метали стоків (свинець, ртуть, цинк, мідь, кадмій) активно накопичуються у харчових ланцюгах, кінцеву ланку в яких займає людина. Тому відомі випадки масового отруєння людей ртуттю, що містилась у рибі, а також кадмієм при використанні недоброякісної води.

Серед забруднюючих речовин особливу небезпеку складають детер­генти або синтетичні миючі засоби. У водоймах вони утворюють шар піни, що перешкоджає нормальній їх аерації, а просочуючись крізь шар грунту вони надходять у грунтові води.

Джерелом забруднення водних об'єктів є сільське господарство, оск­ільки підвищення врожайності і продуктивності грунтів пов'язане із застосуванням отрутохімікатів (пестицидів) та мінеральних добрив. Ці речовини безпосередньо потрапляють у водоймища, або змиваються з угідь і через грунтові води надходять до різних водойм (річок, морів, океанів). Поряд з цим розвиток тваринництва пов'язаний із утворенням значних мас мертвої органіки (гній, підстилка), сечовини, які також потрапляють до водних об'єктів. Ці відходи не завжди отруйні, але їх маси значні (наприклад, для одержання 1 кг м'яса необхідно приблизно 90 кг кормів), тому вплив на природні водні екосистеми достатньо виражений і веде до серйозних екологічних наслідків.

Стічні води, які містять органічні речовини, мають значну кількість біогенів (NO^3-, РО₄^3-, К⁺ Са²⁺). Вони здатні утримуватись часточками глини та гумусу і підвищувати родючість грунту. Після надходження біогенів до водних екосистем відбувається масове розмноження організмів фітопланктону. Внаслідок їх бурхливого росту та розмноження збільшується і кількість органічних решток (відмерлі особини), що веде до збільшення загальної маси органічної речовини у водоймі. Інтенсивний розвиток фітопланктону зумовлює помутніння води, а, отже, і погіршення умов для росту бентосних рослин. Зменшується також насичення води киснем, особливо у бентосній частині. Усі ці процеси погіршують умови для проживання водних тварин. Вода стає непридатною для життя, у ній починають переважати анаеробні процеси, накопичення отруйних для багатьох тваринних організмів речовин. Відбувається евтрофікація — підвищення біологічної продуктивності водних екосистем внаслідок на­копичення у воді біогенних елементів, які надійшли до водойми природ­ним шляхом або у результаті діяльності людини (антропогенне). Евтро­фікація призводить до заростання водоймища, обмілення, зниження рибної продуктивності і утворення на місці водойми болота.

За останні декілька десятків років грунтові води стали одним із найважливіших ресурсів. Вони є джерелом значної кількості питної води, яка використовується у побуті, а також іде на зрошення. Звичайно, грунтові води раніше володіли достатньо високими якостями і без очищення задовольняли вимоги до питної води, але випадки забруднення високоякісних ґрунтових вод отруйними речовинами стають все більш частими. Грунтові води вимивають із грунтів значну кількість забрудню­вачів, які грунт не може затримати.

Головними джерелами забруднення ґрунтових вод вважають:

— неправильно розташовані звалища та інші сховища отруйних речовин,

— підземні резервуари та трубопроводи (особливу небезпеку станов­лять втрати бензину на АЗС),

— пестициди, що застосовуються на полях, у садах, на газонах тощо,

— сіль. якою посипають тротуари і вулиці під час ожеледі,

— мазут на дорогах для зв'язування пилу,

— надлишки стічних вод та каналізаційного мулу.

Найбільшу проблему при забрудненні ґрунтових вод створюють деякі отрутохімікати, які важко виявити внаслідок низької їх концентрації, але які здатні поступово накопичуватись в організмі і спричиняти серйозні розлади здоров'я.

Більшість отрутохімікатів належить до одного з двох класів: важкі метали або синтетичні органічні сполуки.

До важких металів належать свинець, олово, арсен, кадмій, ртуть, які широко використовуються у промисловості. Важкі метали дуже отруйні. Їх іони і деякі сполуки розчинні у воді і можуть надходити до організму, де взаємодіючи з рядом ферментів, пригнічують їх активність. Тому навіть незначні їх кількості можуть привести до достатньо важких фізіологічних наслідків. Так, добре відомі випадки психічних аномалій та вроджених вад при ртутних отруєннях.

Людство навчилося отримувати сотні тисяч органічних речовин, які використовуються при виробництві пластмас, синтетичних волокон, штуч­ного каучуку, лакофарбових покриттів, розчинників, пестицидів тощо. Значна частина синтетичних речовин настільки нагадує природні, що може засвоюватись організмом. Переважно синтетичні речовини не біогендеградуючі — не розкладаються організмом або включаються до метаболічних процесів іншим чином, ніж природний аналог. Тому навіть у незначних дозах вони порушують нормальне функціонування організму людини, а при надмірних дозах або при тривалому надходженні — можливі летальні наслідки. Найбільш шкідливими у цьому плані є галогеновані вуглеводні.

Як важкі метали, так і галогеновані вуглеводні, особливо небезпечні завдяки здатності до біоакумуляції, яка полягає в тому, що малі дози протягом тривалого часу накопичуються в організмі, створюють токсичну концентрацію і завдають шкоди здоров'ю. Біоакумуляція відбувається внаслідок:

— відсутності біодеградації. Важкі метали, як прості елементи, не можливо зруйнувати або перетворити під час біохімічних процесів. Хлоровмісні вуглеводні розкладаються при дуже високій температурі, але в організмі, у більшості випадків, відсутні ферменти для lx розкладу.

— легкого поглинання цих речовин і достатньо повільного виведення з організму (якщо воно взагалі можливе). Важкі метали в організмі міцно з'єднані з биками, а галогеновані вуглеводні розчиняються у жирах краще, ніж у воді. Тому ці речовини утримуються і накопичуються в організмі як на фільтрі.

Біоакумуляція може посилюватися у харчовому ланцюгу. Організми, які знаходяться в основі ланцюга, поглинають хімікати із зовнішнього середови­ща і акумулюють у своїх тканинах. Харчуючись ними, організми наступних трофічних рівнів одержують більші дози, накопичують вищі концентрації і т.д. Внаслідок цього на вершині харчового ланцюга концентрація речовини в організмах може бути у 100 000 разів вищою, ніж у довкіллі. Не дивно, що такий процес може спричинити летальні наслідки. Таке накопичення речовин при проходженні через харчовий ланцюг називають біоконцентруванням.

Таким чином, забруднення водних екосистем є більшою небезпекою, ніж забруднення атмосфери з наступних причин:

— процеси регенерації або самоочищення протікають у водному середовищі набагато повільніше, ніж у повітряному,

— джерела забруднення водойм більш різноманітні,

— природні процеси, які відбуваються у водному середовищі і підда­ються впливу забруднень, більш чутливі самі по собі й мають більше значення для забезпечення життя на Землі, ніж атмосферні.