Материал: Тема ІV.Забруднення біосфери

органічної природи (нафта і нафтопродукти, органічні залишки, поверхнево активну речовину, пестициди).

Водоймища - складні екологічні системи, які створювалися протягом тривалого часу. В ході біотичного кругообігу і господарської діяльності людини в них постійно надходять органічні і неорганічні речовини природного і антропогенного походження. Тому у водоймищах йдуть процеси, що повертають екосистеми до первинного стану, - процеси самоочищення.

Якщо надходження речовин у водоймища не перевищує їх природної очищувальної здібності (ємності), то водна екосистема здатна перебувати в стані рівноваги - гомеостазі. Якщо ж очищувальна здібність водоймищ буде перевищена, то відхилення від стану рівноваги в екосистемі будуть настільки сильними, що відбудеться загибель популяцій водних організмів. У таких умовах повернення до початкового стану рівноваги вже неможливе, а отже, екосистема в цілому гине.

4.1.Джерела забруднення водоймищ.

Основними джерелами забруднення водоймищ є:

1)атмосферні опади, що містять забруднюючі речовини промислового походження, які вимиваються з атмосфери;

2)міські стічні води (побутові, каналізаційні стоки, що містять шкідливі для здоров'я синтетичні миючі засоби і ін.);

З) промислові стічні води;

4)сільськогосподарські стічні води (відходи тваринницьких комплексів, змив

зполів добрив і пестицидів дощами і весняними талими водами і ін.).

Найбільш значущу частку забруднення водоймищ складають промислові стічні води, половина об'єму яких скидається у водоймища без очищення, а велика частина другої половини - в недостатньо очищеному вигляді. Тому майже всі річки забруднені нафтопродуктами, важкими металами, органічними і мінеральними сполуками.

До страшних наслідків призводить забруднення вод важкими металами. В Японії масове забруднення вод морської затоки поблизу міста Мінамато викликало хворобу мінамато, при якій ртуттю отруювалась риба, що є основним джерелом білкової їжі населення даного міста. У хворих порушувалася мова, послаблювався зір, параліч сковував м'язи рук, ніг. Інша хвороба — ітай-ітай — викликана хронічним отруєнням кадмієм, що знаходиться в рисі. А рис нагромаджував що речовину через забруднення відходами гірничодобувної промисловості, розміщеної навколо полів. Смертність серед хворих досягла 50 %.

Останнім часом великої шкоди завдають природним водам кислотні дощі. Чим частіше випадають кислотні дощі й чим більшу концентрацію кислоти вони містять, тим швидше зменшується кількість і видовий склад живих істот, у водоймах гинуть ікринки земноводних, равлики, прісноводні креветки, вимирають бактерії, а отруєні листки і стебла нагромаджуються на дні, зникає планктон. З донних залишків починається вилуговування отруйних металів: алюмінію, ртуті, свинцю, кадмію, олова, берилію, нікелю та ін. Внаслідок цього

16

багато риб гине від пошкодження зябер, викликаного отруйною дією алюмінію. Далі розвиваються кисло-любні мохи, гриби, нитчасті водорості, які пригнічують решту рослинності. Гине риба, в першу чергу щука й окунь. Коли ж іще збільшиться концентрація кислоти у воді — риби в озері чи в річці не залишиться. Вимирають жаби, комахи. Вода здається чистою, оскільки в ній відсутні майже всі мікроорганізми. Наявні лише анаеробні бактерії, котрі виділяють вуглекислий газ, метан, сірководень.

Дрібнодисперсні волокна, що викидаються підприємствами по виробництву будівельних і інших матеріалів, здатні забивати дихальні системи водних організмів і викликати їх загибель.

Сільськогосподарські стічні води несуть в річки і озера величезну кількість добрив і пестицидів. Скидання стічних вод у водоймища супроводжується накопиченням забруднюючих речовин в донних осадках у великих концентраціях, що може призводити до різкого підвищення рівня забруднення в повиневих водах і до вторинного забруднення, пов'язаного з утворенням нових (часто шкідливіших, ніж початкові) хімічних сполук.

Щорічно лише азотних добрив вноситься в ґрунт понад 50 млн тонн. Повсюдно відбувається забруднення вод добривами і пестицидами, небезпечними своєю токсичністю. У багатьох сільських районах з інтенсивним застосуванням азотних добрив вже сьогодні в 50 % колодязів вода містить нітрати, а нітритів — вже понад норму — 20 мг/л; в переважній більшості випадків їхній вміст сягає 100— 1500, а подекуди — більше 2000 мг/л. Відомі випадки тяжких захворювань, навіть смертності дітей, особливо немовлят.

Сполуки азоту і нітратні іони належать до мутагенних речовин, які призводять до генетичних захворювань.

Велику небезпеку для екосистем водоймищ із стоячою водою представляє накопичення в них органіки, що поступає з сільськогосподарськими (і особливо тваринницькими) стоками, що містять біогенні елементи, зокрема азот і фосфор.

В результаті у водоймищі розвивається процес евтрофікації, тобто підвищення біологічної продуктивності водних об'єктів унаслідок накопичення біогенних елементів у воді, що супроводжується так званим цвітінням, через масове розмноження фітопланктону, синьо-зелених водоростей і вищих водних рослин. В результаті вода стає непридатною для життя.

Дуже небезпечними є синтетичні миючі засоби, котрі потрапляють у водоймища, і навіть незначна їх кількість викликає неприємний смак і запах води та утворює піну і плівку на поверхні, що утруднює доступ кисню та призводить до загибелі водних організмів. До особливих видів забруднення належить також заростання водойм водоростями, особливо синьо-зеленими, гниття яких викликає захворювання і загибель риби. Ця дуже гостра проблема характерна для водоймищ басейну Дніпра.

Особливо небезпечним для здоров'я людини є забруднення природних вод побутовими стоками. Така забруднена вода зовсім непридатна для постачання населенню, оскільки містить збудники різноманітних інфекційних захворювань

17

(паратиф, дизентерія, інфекційний вірусний гепатит, туляремія та ін.). Підраховано, що на нашій планеті майже 500 млн людей щорічно хворіє через користування забрудненою водою. В Індії, наприклад, де фекальні інфекції викликають велику кількість інфекційних захворювань, за десятиріччя (1940— 1950 рр.) померло від шлунково-кишкових захворювань 27 430 тис. чоловік.

Серед галузей промисловості до найбільших забруднювачів води відносять:

-гідролізну промисловість (речовини - спирти, фурфурол, сивушні масла, ефіри і альдегіди, кислоти);

-целюлозно-паперову промисловість (вуглеводні, жири, смоли);

-металургiйну промисловість;

-нафтопереробну промисловість;

-хімічну промисловість.

За кількісною ознакою перше місце серед забруднювачів займають нафта і

нафтопродукти, феноли, важкі і кольорові метали, складні хімічні сполуки.

Одним із видів забруднення водоймищ є теплове забруднення. Теплове забруднення поверхні водоймищ і прибережних морських акваторій виникає в результаті скидання нагрітих стічних вод електростанціями і деякими промисловими виробництвами. Теплове забруднення загрожує досить серйозними наслідками: у нагрітій воді менше кисню, різко змінюється термічний режим, що негативно впливає на флору і фауну водойм.

Скидання нагрітих вод у багатьох випадках зумовлює підвищення температури води у водоймах на 6 - 8 градycів Цельсія. З підвищенням температури у водоймі зменшується кількість кисню, збільшується токсичність забруднюючих воду домішок, порушується біологічна рівновага. Більш стійка температурна стратифікація перешкоджає водообміну між поверхневим і донними шарами. Розчинність кисню зменшується, а споживання його зростає, оскільки з ростом температури підсилюється активність аеробних бактерій, що розкладають органічну речовину. Підсилюється видова розмаїтість фітопланктону і усієї флори водоростей, при цьому виникають доброчинні умови для масового розвитку у водоймищах синьо-зелених водоростей - так званого "цвітіння води".

У забрудненій воді з підвищенням температури починають бурхливо розмножуватися хвороботворні мікроорганізми і віруси. Потрапивши в питну воду, вони можуть викликати спалахи різноманітних захворювань.

Забруднення Світового океану. За останнє тридцятиріччя стан вод Світового океану значно погіршився. Його поверхня вкрита нафтою, пластиковим пакувальним матеріалом, іграшками, пляшками та іншим сміттям, котре багато років не розкладається у воді. Таких твердих відходів нагромадилося вже понад

20млн тонн.

До найбільш шкідливих забруднювачів Світового океану належить нафта та

нафтопродукти. Особливу тривогу викликають випадки транспортних аварій великих танкерів. В 1968 р. із "Торріканйону" в Ла-Манші вилилося 119 тис. тонн

18

нафти, відомі катастрофи на морських промислах поблизу Каліфорнії, в Північному морі, в Мексиканській та Персидській затоках.

Жертвами нафтового забруднення щорічно стають багато птахів, планктон, нектон, морські звірі. Нафтова плівка зустрічається навіть в антарктичних водах, де від неї гинуть тюлені та пінгвіни.

Велику небезпеку становить забруднення Світового океану радіоактивними речовинами внаслідок випробування термоядерної зброї, захоронення радіоактивних відходів, роботи ядерних реакторів на військових підводних човнах і криголамах. Радіоактивність планктону може бути в 1000 разів вищою, ніж радіоактивність води, а деяких риб — вищою навіть в 50 тис. разів, ніж в ланцюгу живлення.

Щороку в Світовий океан з різних джерел потрапляє понад 4 млн тонн летких органічних сполук (дихлоретан, фреон та ін.), близько 120 тис. тонн хлорованих вуглеводнів (ДДТ, альдрин, бензилгексахлорид, поліхлоровані біфеніли та ін.), понад 300 тис. тонн свинцю, понад 5 тис. тонн ртуті, понад 10 тис. тонн кадмію. Крім повітряного перенесення і забруднення внаслідок судноплавства та робіт на шельфі, велика кількість забруднюючих речовин виноситься річковим стоком, куди скидається близько 600 млрд тонн промислових і побутових стоків.

За деякими даними промислові стоки додають до природного виносу річок ще подвоєну кількість ртуті, у 12—13 разів більшу кількість свинцю, міді, цинку, у 30 разів більшу кількість сурми. За даними ЮНЕСКО (Організація Об’єднаних Націй з питань освіти, науки і культури), щороку з водами річок у море потрапляє понад 320 млн тонн заліза, 2,3 млн тонн свинцю, 5 млн тонн фосфору. Крім того, річки несуть величезну кількість нафтопродуктів, пестицидів, синтетичних миючих засобів та інших забруднюючих речовин. Спостереження за забрудненням води деяких річок індустріальних районів показують, що процеси самоочищення забезпечують руйнування і нейтралізацію лише третини забруднювачів. Решта потрапляє в прибережну зону моря.

За глобальними оцінками, внаслідок забруднення за останні тридцять років інтенсивність життя в морях і океанах знизилось на 30 % , а щорічна продукція нектону (плаваючого життя), в тому числі промислових риб — не менш як на 20 млн тонн.

Сьогодні проблема захисту вод Світового океану стала однією із найактуальніших, бо стосується всіх країн світу.

Через це в ООН розроблено і прийнято кілька важливих угод, що регулюють рибальство, судноплавство, добування корисних копалин з морських родовищ тощо. В 1982 р. була підписана більшістю країн світу відома угода "Хартія морів". Також створюється міжнародна служба моніторингу для постійного спостереження за станом Світового океану.

4.2.Методи очищення стічних вод

Забруднені стічні води - це води, які в процесі використання засмічуються різними компонентами і скидаються без очищення, а також ті, які проходять очищення при нормі, нижче встановленої.

Очищення промислових стоків - це комплекс різних методів.

19

Способи очищення забруднених промислових вод можна об'єднати в такі групи: механічні, фізичні, фізико-механічні, хімічні, фізико-хімічні, біологічні, комплексні (рис. 1).

1.Механічне очищення стоків включає: відстій стічних вод в спеціальних відстійниках, в результаті якого відбувається осадження зважених у воді частинок; збір нафтопродуктів і інших нерозчинних у воді рідин з поверхні води у відстійниках; фільтрацію води через шар піску завтовшки 1,5-2 м.

Механічні способи очищення застосовуються для очищення стоків від твердих та масляних забруднень.

2.Фізико-механічні способи очищення стоків та води базуються на флотації, мембранних методах очищення, азотропній відгонці.

Флотація — процес молекулярного прилипання частинок забруднень до

поверхні розподілу двох фаз (вода — повітря, вода — тверда речовина). Процес очищення СПАР, нафтопродуктів, волокнистих матеріалів флотацією полягає в утворенні системи "частинки забруднень — бульбашки повітря", що спливає на поверхню та утилізується.

Мембранні методи засновані на властивості напівпроникних мембран (синтетичні полімерні плівки) вибірково пропускати через себе молекули води, але затримувати розчинені в ній солі і органічні речовини.

Зворотний осмос (гіперфільтрація) — процес фільтрування стічних вод через напівпроникні мембрани під тиском. При концентрації солей 2—5 г/л повинен бути тиск до 1 МПа, а при концентрації солей 10—30 г/л — близько 10 МПа.

Ультрафільтрація — мембранний процес розподілу розчинів, осмотичний тиск котрих малий. Застосовується для очищення стічних вод від високомолекулярних речовин, завислих частинок та колоїдів.

20