Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
PAGE 9
Тема. АНТРОПОГЕННЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ГИДРОСФЕРУ.
План занятия
1. Загрязнение гидросферы
2. Экологические последствия загрязнения гидросферы.
2.1 Пресноводные экосистемы.
2.2 Морские экосистемы.
3. Истощение подземных и поверхностных вод.
1.Загрязнение гидросферы
Под загрязнением водоемов понимают снижение их биосферных функций и экологического значения в результате поступления в них вредных веществ.
Загрязнение вод проявляется в изменении физических и органолептических свойствах (нарушения прозрачности, окраски, запахов, вкуса), увеличение содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжелых металлов, сокращении растворе6нного в воде кислорода воздуха, появлении радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и других загрязнителей.
Установлено, что более 400 видов веществ могут вызвать загрязнение вод. В случае пре вышения допустимой нормы хотя бы по одному из трех пока зателей вредности: санитарно-токсикологическому, общесапитарному или органолептическому, вода считается загрязнен ной.
Различают химические, биологические и физические за грязнители. Среди химических загрязни телей к наиболее распространенным относят нефть и нефтепродукты, СПАВ (синтетические поверхностно-активные ве щества), пестициды, тяжелые металлы, диоксины и др. Очень опасно загрязняют воду биологические за грязнители, например вирусы и другие болезнетворные мик роорганизмы, и физические — радиоактивные вещества, тепло и др.
Таблица - Главные загрязнители воды
|
Химические загрязнители |
Биологические загрязнители |
Физические загрязнители |
|
Кислоты Щелочи Соли Нефть и нефтепродукты Пестициды Диоксины Тяжелые металлы Фенолы Аммонийный и нитритный азот СПАВ |
Вирусы Бактерии Другие болезнетворные организмы Водоросли Лигнины Дрожжевые и плесневые грибки |
Радиоактивные элементы Взвешенные твердые частицы Тепло Органолептические (цвет, запах) Шлам Песок Ил Глина |
Наиболее часто встре чается химическое и бактериальное загрязнение. Значительно реже наблюдается радиоактивное, механическое и тепловое загрязнение.
Химическое загрязнение — наиболее распространенное, стойкое и далеко распространяющееся. Оно может быть орга ническим (фенолы, нафтеновые кислоты, пестициды и др.) и неорганическим (соли, кислоты, щелочи), токсичным (мышьяк, соединения ртути, свинца, кадмия и др.) и нетоксичным. При осаждении на дно водоемов или при фильтрации в пласте вредные химические вещества сорбируются частицами по род, окисляются и восстанавливаются, выпадают в осадок, и Г. д., однако, как правило, полного самоочищения загрязнен ных вод не происходит. Очаг химического загрязнения подземных вод в сильно проницаемых грунтах может распростра няться до 10 км и более.
Бактериальное загрязнение выражается в появлении в во де патогенных бактерий, вирусов (до 700 видов), простейших, грибов и др. Этот вид загрязнений носит временный харак тер.
Весьма опасно содержание в воде, даже при очень малых концентрациях, радиоактивных веществ, вызывающих радио активное загрязнение. Наиболее вредны «долгоживущие» ра диоактивные элементы, обладающие повышенной способностью к передвижению в воде (стронций-90, уран, радий-226 цезий и др.). Радиоактивные элементы попадают в поверхностные водоемы при сбрасывании в них радиоактивных отходов, захоронении отходов на дне и др. В подземные воды уран, стронций и другие элементы попадают как в результате выпадения их на поверхность земли в виде радиоактивных продуктов и отходов и последующего просачивания в глубь земли име ете с атмосферными водами, так и в результате взаимодействия подземных вод с радиоактивными горными породами.
Механическое загрязнение характеризуется попаданием н воду различных механических примесей (песок, шлам, ил и др.). Механические примеси могут значительно ухудшать органолептические показатели вод.
Применительно к поверхностным водам выделяют еще их загрязнение (а точнее, засорение) твердыми отходами (мусо ром), остатками лесосплава, промышленными и бытовыми от ходами, которые ухудшают качество вод, отрицательно влия ют на условия обитания рыб, состояние экосистем.
Тепловое загрязнение связано с повышением температуры вод в результате их смешивания с более нагретыми поверхно стными или технологическими водами. Так, например, извес тно, что на площадке Кольской атомной станции, расположен ной за Полярным кругом, через 7 лет после начала эксплуата ции температура подземных вод повысилась с б до 19 °С вбли зи главного корпуса. При повышении температуры происхо дит изменение газового и химического состава в водах, что ве дет к размножению анаэробных бактерий, росту количества гидробионтов и выделению ядовитых газов — сероводорода, ме тана. Одновременно происходит «цветение» воды, а также ус коренное развитие микрофлоры и микрофауны, что способствует развитию других видов загрязнения. По существующим санитарным нормам температура водоема не должка повышать ся более чем на 3 °С летом и 5 °С зимой, а тепловая нагрузка на водоем не должна превышать 12—17 кДж/м3.
Процессы загрязнения поверхностных вод обусловлены различными факторами. К основным из них отно сятся; 1) сброс в водоемы неочищенных сточных вод; 2) смыв ядохимикатов ливневыми осадками; 3) газодымовые выбросы; 4)утечки нефти и нефтепродуктов
Наибольший вред водоемам- и водотокам причиняет выпуск их неочищенных сточных вод — промышленных, коммунально-бытовых, коллекторно-дренажных и др
Промышленные сточные воды загрязняют экосистемы самыми разнообразными компонентами в зависи мости от специфики отраслей промышленности. Следует отметить, что в настоящее время объем сброса промышленных сточных вод во многие водные экосистемы не только не уменьшается, но и продолжает расти.
Таблица - Приоритетные загрязнители водных экосистем по отраслям промышленности
|
Отрасль промышленности |
Преобладающий вид загрязняющих компонентов |
|
Нефтегазодобыча, нефте переработка |
Нефтепродукты, СПАВ, фенолы, ам монийные соли, сульфиды |
|
Целлюлозно-бумажный комплекс, лесная промышленность |
Сульфаты, органические вещества, лигнины, смолистые и жирные веще ства, азот |
|
Машиностроение, метал лообработка, металлургия |
Тяжелые металлы, взвешенные веще ства, фториды, цианиды, аммонийный азот, нефтепродукты, фенолы, смолы |
|
Химическая промышлен ность |
Фенолы, нефтепродукты, СПАВ, аро матические углеводороды, неорганика |
|
Горнодобывающая уголь ная |
Флотореагенты, неорганика, фенолы, взвешенные вещества |
|
Легкая, текстильная, пи щевая |
СПАВ, нефтепродукты, органические красители, другие органические веще ства |
Коммунально-бытовые сточные воды в больших количествах поступают из жилых и общественных зданий, прачечных, столовых, больниц, и т. д. В сточных водах этого типа преобладают различные органические вещества, а также микроорганизмы, что может вызвать бактериальное загрязнение.
Огромное количество таких опасных загрязняющих вещества, как пестициды, аммонийный и нитратный азот, фосфор, калий и др., смываются с сельскохозяйственных территорий, включая площади, занимаемые животноводчески ми комплексами. По большей части они попада ли и водоемы и в водотоки без какой-либо очистки, а поэтому имеют высокую концентрацию органического вещества, биогенных элементов и других загрязнителей.
Значительную опасность представляют газодымовые соединения (аэрозоли, пыль и т. д.), оседающие из атмосферы на поверхность водосборных бассейнов и непосредственно на водные поверхности
Огромны масштабы нефтяного загрязнения природных вод. Миллионы тонн нефти ежегодно загрязняют морские и пресноводные экосистемы при авариях нефтеналивных судов, на нефтепромыслах в прибрежных зонах, при сбросе с судов балластных вод и т. д.
Кроме поверхностных вод постоянно загрязняются и подземные воды, в первую очередь в районах крупных промышленных центров. Источники загрязнения подземных вод весьма разнообразны.
Загрязняющие вещества могут проникать к подземным водам различными путями; при просачивании промышленных и хозяйственно-бытовых стоков из хранилищ, прудов накопителей, отстойников и др., по затрубному пространству неисправных скважин, через поглощающие скважины, карстовые воронки и т. д.
К естественным источникам загрязнения относят сильно минерализованные (соленые и рассолы) подземные воды или морские воды, которые могут внедряться в пресные незагрязненные воды при эксплуатации водозаборных сооружений и качке воды из скважин.
Важно подчеркнуть, что загрязнения подземных вод не ограничиваются площадью промпредприятий, хранилищ отходов д., а распространяются вниз по течению потока на расстояния до 20—30 км и более от источника загрязнения. Это создает реальную угрозу для питьевого водоснабжения в этих районах.
Следует также иметь в виду, что загрязнение подземных вод негативно сказывается и на экологическом состоянии поверхностных вод, атмосферы, почв, других компонентов при пой среды. Например, загрязняющие вещества, находящиеся в подземных водах, могут выноситься фильтрационным потоком в поверхностные водоемы и загрязнять их. Как подчерки вают многие ученые, круговорот загрязняющих веществ в системе поверхностных и подземных вод предопределяет единство природоохранных и водоохранных мер и их нельзя разрывать. В противном случае меры по охране подземных вод вне связи с мерами по защите других компонентов природной среды будут неэффективными.
2. Экологические последствия загрязнения гидросферы.
2.1 Пресноводные экосистемы.
Установлено, что под влия нием загрязняющих веществ в пресноводных экосистемах отмечается падение их устойчивости вследствие нарушения пищевой пирамиды и ломки сигнальных связей в биоценозе, микробиологического загрязнения, эвтрофирования и других край-с неблагоприятных процессов. Наиболее изучен процесс эвтрофирования водоемов. Ускоренная, или так называемая антропогенная эвтрофикация связана с поступлением в водоемы значительного количества биогенных веществ — азота, фосфора и других элементов в виде удобрений, моющих веществ, отходов животноводства, атмосферных аэрозолей и т. д. В современных условиях эвтрофикация водоемов протекает в значительно менее продолжительные сроки — несколько десятилетий и менее.
Антропогенное эвтрофирование весьма отрицательно влияет на пресноводные экосистемы, приводя к перестройке структу ры трофических связей, резкому возрастанию био массы фитопланктона благодаря массовому размножению синезеленых водорослей, вызывающих «цветение» воды, ухуд шающих ее качество и условия жизни гидробионтов (к тому же выделяющих опасные не только для гидробионтов, но и для человека токсины). Возрастание массы фитопланктона сопро вождается уменьшением разнообразия видов, что приводит к невосполнимой утрате генофонда, уменьшению способности экосистем к гомеостазу и саморегуляции.
Помимо избытка биогенных веществ на пресноводные экосистемы губительное воздействие оказывают и другие загрязняющие вещества: тяжелые металлы (свинец, кадмий, никель и др.), сиплы, СПАВ и др.
2.2 Морские экосистемы.
Скорости поступления загрязняющих веществ в Мировой океан в последнее время резко возросли. Ежегодно в океан сбрасывается до 300 млрд. м3 сточных вод, 90% которых не подвергается предварительной очистке. Морские экосистемы подвергаются все большему антропоген ному воздействию посредством химических токсикантов, которые, аккумулируясь гидробионтами по трофической цепи, приводят к гибели консументов даже высоких порядков, в том числе и наземных животных — морских птиц, например. Сре ди химических токсикантов наибольшую опасность для морской биоты и человека представляют нефтяные углеводороды (особенно бенз(а)пирен), пестициды и тяжелые металлы (ртуть,свинец, кадмий и др.).
Экологические последствия загрязнения морских экосистем выражаются в следующих про цессах и явлениях:
нарушении устойчивости экосистем;
прогрессирующей эвтрофикации;
появлении «красных приливов»;
накоплении химических токсикантов в биоте;
снижении биологической продуктивности;
возникновении мутагенеза и канцерогенеза в морской среде;
— микробиологическом загрязнении прибрежных районов моря.
Для здоровья человека неблагоприятные последствия при использовании загрязненной воды, а также при контакте с ней (купание, стирка, рыбная ловля и др.) проявляются либо непо средственно при питье, либо в результате биологического на копления по длинным пищевым цепям типа: вода — планктон — рыбы — человек или вода — почва — растения — животные — человек, и др. При непосредственном контакте человека с бактериальнозагрязненной водой, а также при проживании или нахождении близ водоема различные паразиты могут проникнуть в кожу вызвать тяжелые заболевания, особенно характерные для тропиков и субтропиков. В современных условиях увеличивается опасность и таких эпидемических заболеваний, как холод брюшной тиф, дизентерия и др.
3. Истощение подземных и поверхностных вод.
Истощение вод следует понимать как недопустимое со кращение их запасов в пределах определенной территории (для подземных вод) или уменьшение минимально допустимого стока (для поверхностных вод). И то и другое приводит к неблагоприятным экологическим последствиям, нару шает сложившиеся экологические связи в системе «человек - биосфера».
Практически во всех крупных промышленных городах мира, в том числе в Москве, Санкт-Петербурге, Киеве, Харько ве, Донецке и других городах, где подземные воды длительное время эксплуатировались мощными водозаборами, возникли значительные депрессионные воронки (понижения) с радиусами до 20 км и более. Так, например, усиление воде отбора подземных вод в Москве привело к формированию огромной районной депрессии с глубиной до 70—80 м, а в отдельных районах города — до 110 м и более. Все это в конечном счете приводит к значительному истощению под земных вод.
Интенсивная эксплуатация подземных вод в районах водозаборов и мощный водоотлив из шахт, карьеров приводят к изменению взаимосвязи поверхностных и подземных вод, к значитель ному ущербу речному стоку, к прекращению деятельности тысяч родников, многих десятков ручьев и небольших рек. Кроме того, в связи со значительным снижением уровней подземных вод наблюдаются и другие негативные изменения экологической обстановки: осушаются заболоченные территории с большим видовым разнообразием растительности, иссушаются леса, гибнет влаголюбивая растительность — гигрофиты и др.
Истощение поверхностных вод проявляется в прогрессирую щем снижении их минимально допустимого стока. Наблюдается истощение поверхностных водных ресурсов, и дефицит пресной воды продолжает расти. Связано это не только с неблагоприятными климатиче скими и гидрологическими условиями, но и с активизацией хозяйственной деятельности человека, которая приводит к все более возрастающему загрязнению вод, снижению способно сти водоемов к самоочищению, истощению запасов подземных вод, а следовательно, к снижению родникового стока, подпи тывающего водотоки к водоемы.
Серьезнейшая экологическая проблема — восстановление водности и чистоты малых рек (т. е. рек длиной не более 100 км), наиболее уязвимого звена в речных экосистемах. Именно они оказались наиболее восприимчивыми к антропогенному воз действию. Непродуманное хозяйственное использование водных ресурсов и прилегающих земельных угодий вызвало их истоще ние (а нередко и исчезновение), обмеление и загрязнение.
К очень серьезным негативным экологическим последствиям приводит и изъятие на хозяйственные цели большого количе ства воды из впадающих в водоемы рек. Так, уровень некогда многоводного Аральского моря, начиная с 60-х гг. катастрофически понижается в связи с недопустимо высоким перезабором воды из Амударьи и Сырдарьи. Приведенные данные свидетельствуют о нарушении закона целостности биосферы, когда изменение одного звена влечет за собой сопряженное изменение всех остальных. В результате объем Аральского моря сократился более чем наполовину, уровень моря снизился на 13 м, а соленость воды (минерализация) увеличилась в 2,5 раза. Мы остановились у самого края пропасти... Арал губили, можно сказать, целенаправленно. Существовала даже некая антинаучная гипотеза, по которой Арал считался ошибкой природы. Якобы он мешал осваивать водные ресурсы Сырдарьи и Амударьи (гово рили, что забирая их воду, Арал испаряет ее в воздух). Сто ронники этой идеи не думали ни о рыбе, ни о том, что Арал — центр оазиса.
Осушенное дно Аральского моря становится сегодня крупнейшим источником пыли и солей. В дельте Амударьи и Сырдарьи на месте гибнущих тугайных лесов и тростниковых зарослей появляются бесплодные солончаки. Трансформация фитоценозов на берегу Аральского моря и в дельтах Амударьи и Сырдарьи происходит на фоне высыхания озер, проток, болот и Повсеместного Снижения уровня грунтовых вод, обусловлен ного падением уровня моря. В целом перезабор воды из Амударьи и Сырдарьи и падение уровня моря вызвали такие экологические изменения приаральского ландшафта, которые могут быть охарактеризованы как опустынивание.
Для сохранения и восстановления Аральского моря, нормализации экологической, санитарно-гигиенической и социально - экономической ситуаций в Приаралье необходимы совместные усилия государств Средней Азии и Казахстана по перестройке экономики этих стран (отказ от ориентации на чрезвычайно водоемкие сельскохозяйственные культуры, сокращение орошаемых площадей и т. д.), постоянная ориентация на экологически устойчивое развитие. К другим весьма значительным видам воздействия человека на гидросферу, кроме истощения подземных и поверхностных вод, следует отнести создание крупных водохранилищ, иным образом преобразующих природную среду на прилегающих территориях.
Создание крупных водохранилищ, особенно равнинного типа, для аккумуляции и регулирования поверхностного стока приводит к разнонаправленным последствиям (рис. 14,5) в окружающей природной среде. Необходимо учитывать, что создание водохранилищ путем перегораживания русла водотоков пло тинами чревато серьезными негативными последствиями для большинства гидробионтов. Из-за того, что многие нерестили ща рыб оказываются отрезанными плотинами, резко ухудшается или прекращается естественное воспроизводство многих лососевых, осетровых и других проходных рыб.
Контрольные вопросы