Главные загрязнители воды. Загрязнители воды

Главные загрязнители воды

Основные виды загрязнения. Наиболее часто встречается химическое и бактериальное загрязнение вод. Значительно реже наблюдается радиоактивное, механическое и тепловое загрязнение.

Химическое загрязнение  наиболее распространенное, стойкое и далеко распространяющееся. Оно может быть органическим (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 пород, окисляются и восстанавливаются, выпадают в осадок и т. д., однако, как правило, полного самоочищения загрязненных вод не происходит. Очаг химического загрязнения подземных вод в сильно проницаемых грунтах может распространяться до 10 км и более.

Бактериальное загрязнение выражается в появлении в воде патогенных бактерий, вирусов (до 700 видов), простейших, грибов и др. Этот вид загрязнений носит временный характер.

Весьма опасно содержание в воде, даже при очень малых концентрациях, радиоактивных веществ, вызывающих радиоактивное загрязнение. Наиболее вредны «долгоживущие» радиоактивные 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 вместе с атмосферными водами, так и в результате взаимодействия подземных вод с радиоактивными горными породами.

Механическое загрязнение характеризуется попаданием в 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 (мусором), остатками лесосплава, промышленными и бытовыми отходами, которые ухудшают качество вод, отрицательно влияют на условия обитания рыб, состояние экосистем.

Тепловое загрязнение связано с повышением температуры вод в результате их смешивания с более нагретыми поверхностными или технологическими водами. При повышении температуры происходит изменение газового и химического состава в водах, что ведет к размножению анаэробных бактерий, росту гидробионтов и выделению ядовитых газов  сероводорода, метана. Одновременно происходит «цветение» воды, а также ускоренное развитие микрофлоры и микрофауны, что способствует развитию других видов загрязнения.

По существующим санитарным нормам температура водоема не должна повышаться более чем на 3 С летом и 5 С зимой, а тепловая нагрузка на водоем не должна превышать 1217 кДж/м3.

Основные источники загрязнения поверхностных и подземных вод. Процессы загрязнения поверхностных вод обусловлены различными факторами. К основным из них относятся:

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 в них неочищенных сточных вод  промышленных, коммунально-бытовых, коллекторно-дренажных и др. (рис. 14.1).

Рис. 14.1. Сброс неочищенных сточных вод в реку

Промышленные сточные воды загрязняют экосистемы самыми разнообразными компонентами (табл. 14.2, Государственный доклад …, 1995) в зависимости от специфики отраслей промышленности.

Таблица 14.2

studfiles.net

Главные загрязнители воды

1) сброс в водоемы неочищенных сточных вод;

2) смыв ядохимикатов ливневыми осадками;

3) газодымовые выбросы;

4) утечки нефти и нефтепродуктов.

Рис. 14.1. Сброс неочищенных сточных вод в реку

Таблица 14.2

studfiles.net

Загрязнение воды - Портал - Портал

Воду загрязняют различные химические вещества, начиная от простых неорганических ионов, заканчивая сложными органическими соединениями.

Вещества, загрязняющие воду, подразделяются на классы. У каждого класса свои особенности проникновения в окружающую среду и специфические опасные свойства. В каждом классе большое количество загрязнителей, широко известных людям в связи с вредным воздействием на организм.

Органические загрязнители

Органические вещества состоят из сложных углеродных соединений. Большинство органических соединений – структурные компоненты живых организмов. Органические вещества, опасные для окружающей среды, возникли в результате человеческой деятельности в последнем столетии. Их огромное множество.

Углеводороды. Это соединения углерода и водорода.

Полихлорированные бифенилы – устойчивые неактивные соединения, используются в качестве тормозных, охлаждающих и изоляционных жидкостей в трансформаторах и смягчителях красок. Полихлорированных бифенилов много, все они нерастворимы в воде. Во многих странах их использование ограничено.
Инсектициды, такие как ДДТ, очень опасны. Они накапливаются в жировой ткани низших животных, передаваясь далее по пищевой цепи.
Детергенты (моющие вещества).

Минеральные удобрения

Не все минеральные удобрения токсичны, однако из-за интенсивного использования могут наносить урон окружающей среде. Это относится в первую очередь к нитратам и фосфатам. Нитраты и фосфаты приводят к цветению поверхностных водоемов, в результате чего концентрация кислорода падает. Микроорганизмы, разлагающие водоросли, активно поглощают кислород, вследствие этого возникает дефицит кислорода в водоеме. Это называется эутрофикация.

Металлы

Металлы обладают хорошей электропроводимостью. Участвуют в реакциях в виде положительно заряженных ионов или катионов. Металлы обнаруживаются в природных месторождениях, где осаждаются под действием вулканических сил. Они могут оказывать серьезное вредное влияние на окружающую среду. Металлы обнаруживаются в поверхностных водах в виде устойчивых ионов. Искусственно созданные металлы, полученные в результате ядерных реакций, очень опасны и радиоактивны.

При соединении металлов с другими ионами могут образоваться токсичные продукты соединения. Участвуют в реакциях электронного обмена с кислородом, что приводит к формированию опасных оксид-радикалов. Они могут превращаться в неметаллы и, связываясь с органическими веществами, образовывать очень токсичные липофильные соединения, которые часто откладываются в жировой ткани животных и человека. Металлы могут также связываться с крупными клеточными молекулами в человеческом теле. Самые опасные и токсичные металлы – тяжелые.

Металлы невозможно расщепить до менее токсичных субстанций, так как это целостные неразлагаемые вещества. Единственный путь организма бороться с ними – откладывать их в тканях, где они не могут причинить вред.

Радиоактивные изотопы

Степень опасности изотопа зависит от периода его полураспада. Все радиоактивные изотопы получены людьми в ядерной промышленности. При распаде радиоактивного изотопа могут образовываться четыре вида частиц: альфа-, бета- или гамма-частицы и нейтроны.

Альфа-частицы способны разрушить клетку при столкновении, так как обладают высокой массой. Бета-частицы обладают большей проникающей способностью, но меньшей разрушительной силой. Гамма-лучи имеют высокую проницаемость. Их повреждающая мощь аналогична таковой бета-лучей. Нейтроны высвобождаются при ядерном распаде и реагируют с другими элементами при столкновении. Являются основой ядерного деления в реакторе.

Разные виды радиации приводят к разным видам повреждений, так как энергия передается тканям разными способами. Альфа-частицы могут приносить в двадцать раз больше вреда, чем такое же количество бета-частиц. Радиоактивные частицы после хранения в течение определенного периода постепенно теряют активность. Сколько именно времени – зависит от периода полураспада изотопа.

Какими путями попадают загрязнители воды в окружающую среду?

Сточные воды – глобальный источник загрязнения окружающей среды. Бытовые и промышленные стоки сбрасываются в поверхностные водоемы через канализационную систему. В некоторых случаях промышленные стоки сбрасываются непосредственно в поверхностные воды.

Бытовые сточные воды чаще всего содержат бумагу, мочу, фекалии и синтетические моющие средства. Промышленные стоки содержат различные загрязнители в зависимости от вида промышленной деятельности, из которой они происходят. Загрязнение тяжелыми металлами связано с проведением горных и рудоплавильных работ. Хлорофенолы и фунгициды – с деревообрабатывающих комбинатов, инсектициды – с сельскохозяйственных предприятий, озабоченных уничтожением насекомых; некоторые органические вещества – с химических производств; радиоактивные вещества – с атомных электростанций.

На земле выброс промышленных отходов контролируется, но в прибрежных зонах выделяющаяся нефть и марганец попадают напрямую в море. Радиоактивные отходы сбрасываются в воду в бетонных баках, для того, чтобы иметь возможность разложиться. Однако часто в процессе распада в бетонных баках появляются дефекты. Представители предприятий зачастую транспортируют отходы по морю, чтоб затем нелегально сбросить их там.

Нефть попадает в воду из нефтяных танкеров и при кораблекрушениях. Пестициды попадают в океан с речной водой.

Во время роста урожая нитраты и фосфаты всасываются растениями. При разложении погибших растений они проникают в почву, а оттуда в поверхностные водоемы.

Помимо умышленного загрязнения воды посредством сброса отходов, есть и непредумышленное, к примеру, загрязняющие вещества попадают в воду с атмосферными осадками. Пестициды легко проникают в воду именно таким образом, поскольку используются в виде аэрозолей и распылителей. Загрязнители, встречающиеся на земле, могут попадать в воду с обратным потоком, или оказываются в поверхностных водах из грунтовых.

Наиболее заметен эффект загрязнителей в небольших внутренних морях и озерах; в океанах загрязнители естественным образом разбавляются в большом объеме воды, что невозможно в озерах. Поэтому многое зависит от степени загрязнения и от количества осадков, так как осадки очищают воду.

Как перемещаются загрязнители в воде?

Загрязнители могут существовать в воде в различных состояниях, в растворенном состоянии или во взвешенном, в виде капелек или мелких частиц. В любом виде они способны перемещаться в воде на большие расстояния и в разных направлениях.

Твердые частицы опускаются на дно водоема или подниматься на поверхность, в зависимости от плотности. В реках загрязнители перемещаются на большие расстояния за счет потока. В озерах и океанах загрязнители также перемещаются с потоками. В океанах много различных течений, приводимых в движение ветром. Мы часто рассчитываем на способность океана самостоятельно избавиться от загрязняющих веществ, но это не всегда срабатывает, так как направление течений не постоянно. В связи с этим в прибрежных водах концентрация загрязнителей намного выше, чем в открытом море.

Когда загрязнители попадают в организмы рыб или птиц, они входят в пищевую цепь морских обитателей, отравляя их существование, а транспортируясь на дальние расстояния в телах этих животных, попадают в пищевые цепи в свободных от загрязнений территориях.

Как реагируют организмы на загрязнения воды?

Первой реакцией живого организма на проникновение загрязнителя является приведение в действие защитных механизмов. В большинстве случаев это приводит к обезвреживанию токсинов, но иногда в реакциях могут вырабатываться и более токсичные вещества, повреждающие клетку сильнее, чем исходный субстрат.

Другой механизм – связывание загрязнителей молекулами других веществ; полученные в результате вещества или выводятся, или откладываются в тканях.

Еще один механизм – устранение повреждений, вызванных загрязнителем.

Основные эффекты воздействия загрязнителей на организм

Загрязнители воды влияют на организм по-разному, что зависит и от загрязнителя, и от организма.

Генотоксичность

Некоторые соединения, проникающие в организм, могут вызвать повреждение структуры ДНК. Они называются генотоксинами. В таких случаях включается механизм восстановления исходной структуры ДНК. Но если по каким-то причинам это невозможно, клетки с аномальной ДНК могут делиться. Если мутантные клетки начнут безудержное деление, это может привести к серьезным отрицательным последствиям, в том числе для будущего потомства. Примеры генотоксинов – полиароматические углеводороды, афлатоксин, винил-хлорид.

Канцерогенность

Некоторые загрязнители являются канцерогенами, то есть способны провоцировать рак у человека и животных. Они могут быть инициаторами изменений, в результате которых клетка приобретает свойства раковой. Они также могут быть активаторами роста таких клеток. Наконец, они могут быть стимуляторами безудержного деления и разрастания раковых клеток.

При злокачественной опухоли клетки в ней делятся с огромной скоростью, повреждая здоровые клетки и нарушая иммунные механизмы.

Нейротоксичность

Нервная система организма очень восприимчива к интоксикациям, естественным или искусственным (возникшим в результате человеческой деятельности). Химические вещества, повреждающие нервную систему, называются нейротоксинами. Пример – инсектициды.

Последствия нейроинтоксикации бывают различными. Могут появиться нескоординированные мышечные сокращения, нарушение функции нервов или нейропроводимости, головокружение и слабость, или даже нарушение функций отдельных частей тела. Нейроинтоксикация может быть такой сильной, что блокируются нервные синапсы. А это приводит к смерти в результате паралича диафрагмы и дыхательной недостаточности.

Нарушение энергетического обмена

Превращения энергии в организме происходит в клеточных структурах – митохондриях. В митохондриях образуется молекула АТФ, доставляющая энергию всем органам. Если производство АТФ нарушено, передача энергии по организму прекращается. Это приводит к слабости и невозможности нормально функционировать.

Репродуктивная недостаточность

Эндогенные деструкторы – вещества, приводящие к репродуктивной недостаточности вследствие нарушения работы репродуктивных (половых) органов. Пример – эстрогенные вещества, имитирующие эстроген; связываются с рецепторами эстрогена. В результате этого запускаются эстрогенные процессы, возникает репродуктивная недостаточность. Имитаторы эстрогена блокируют эндогенный эстроген, и это приводит к маскулинизации женского организма, то есть женский организм приобретает черты мужского. Возможно также обнаружение женских гормонов в организме мужской особи. Возникает гермафродитизм. Обоеполость – широко распространенное явление среди морских организмов.

Другой вид нарушений – блокировка рецепторов гормонов. Если это происходит в течение долгого времени, может возникнуть бесплодие.

Нарушение поведенческих реакций

Поведение живых организмов может меняться под воздействием загрязнителей. Общее действие загрязнения – снижение аппетита и, как следствие, сокращение потребления пищи. Поиск добычи также может быть затруднен из-за влияния загрязнителей на процессы приобретения навыков, поисковую стратегию и органы чувств. Эти поведенческие изменения приводят к уменьшению выживаемости многих животных.

Одно из свойств загрязнителей, о котором нужно помнить всегда – их способность взаимодействовать друг с другом. В результате таких реакций могут возникнуть соединения, полностью нивелирующие отрицательный эффект загрязнителей, или наоборот появляются еще более токсичные вещества.

www.vvi-klinika.ru

Загрязнение воды

Загрязнение пресных вод — попадание различных загрязнителей в воды рек, озер, подземных вод. Происходит при прямом или непрямом попадании загрязнителей в воду в отсутствие адекватных мер по очистке и удалению вредных веществ.

В большинстве случаев загрязнение пресных вод остаётся невидимым, поскольку загрязнители растворены в воде. Но есть и исключения: пенящиеся моющие средства, а также плавающие на поверхности нефтепродукты и неочищенные стоки. Есть несколько природных загрязнителей. Находящиеся в земле соединения алюминия попадают в систему пресных водоёмов в результате химических реакций. Паводки вымывают из почвы лугов соединения магния, которые наносят огромный ущерб рыбным запасам.

Однако объём естественных загрязняющих веществ ничтожен по сравнению с производимыми человеком. Ежегодно в водные бассейны попадают тысячи химических веществ с непредсказуемым действием, многие из которых представляют собой новые химические соединения. В воде могут быть обнаружены повышенные концентрации токсичных тяжёлых металлов (как кадмия, ртути, свинца, хрома), пестициды, нитраты и фосфаты, нефтепродукты, поверхностно-активные вещества (ПАВы), лекарственные препараты. Как известно, ежегодно в моря и океаны попадает до 12 млн тонн нефти.

Определенный вклад в повышение концентрации тяжелых металлов в воде вносят и кислотные дожди. Они способны растворять в грунте минералы, что приводит к увеличению содержания в воде ионов тяжелых металлов. С атомных электростанций в круговорот воды в природе попадают радиоактивные отходы.

Сброс неочищенных сточных вод в водные источники приводит к микробиологическим загрязнениям воды. По оценкам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) 80 % заболеваний в мире вызваны неподобающим качеством и антисанитарным состоянием воды. В сельской местности проблема качества воды стоит особенно остро — около 90 % всех сельских жителей в мире постоянно пользуются для питья и купания загрязненной водой.

Источники загрязнения

Загрязнители попадают в пресную воду различными путями: в результате несчастных случаев, намеренных сбросов отходов, проливов и утечек.

Крупнейший потенциальный источник загрязнения — фермерские хозяйства, занимающие в Англии и Уэльсе почти 80 % земель. Часть покрывающего почву необработанного навоза животных проникает в источники пресной воды. Кроме того, фермеры Англии и Уэльса ежегодно вносят в почву 2,5 млн тонн азота, фосфора и калия, и часть этих удобрений попадает в пресную воду. Некоторые из них — стойкие органические соединения, проникающие в пищевые цепи и вызывающие экологические проблемы. Сегодня в Великобритании свёртывают производство хлорорганических соединений, выпускаемых в больших количествах в 1950-е гг.

Всё большую угрозу для пресноводных водоёмов представляют стоки, сбрасываемые рыбоводческими хозяйствами, ввиду широкого применения ими фармацевтических средств борьбы с болезнями рыб. Быстрое загрязнение подземных вод вокруг городов. Источник — возрастающее число загрязнённых скважин вследствие неправильной эксплуатации.

Лесные хозяйства и открытый дренаж — источники большого количества веществ, попадающих в пресную воду, в первую очередь железа, алюминия и кадмия. С ростом деревьев кислотность лесной почвы увеличивается, и проливные дожди образуют очень кислые стоки, губительные для живой природы.

Попав в реку, навозная жижа может стать причиной серьёзной экологической катастрофы, так как её концентрация в 100 раз больше, чем у сточных вод, обработанных на очистных сооружениях. Атмосферное загрязнение пресной воды особенно пагубно. Есть два вида таких загрязнителей: грубодисперсные (зола, сажа, пыль и капельки жидкости) и газы (сернистый газ и двуокись азота). Все они — продукты промышленной или с/х деятельности. Когда в дождевой капле эти газы соединяются с водой, образуются концентрированные кислоты — серная и азотная.

Законодательство

Законы — действенное средство предотвращения загрязнения, но добиться их соблюдения трудно. Поэтому новая международная инициатива — «платит сторона, виновная в загрязнении» — идеальна по сути, но редко даёт плоды. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) опубликовала рекомендации по допустимым уровням загрязнения. Например, содержание кадмия в воде не должно превышать 3/1000 мг/л. Англия, вероятно, первой в мире приняла закон о загрязнении рек, поскольку ещё в 1197 г. король Ричард I Львиное Сердце подписал первую хартию о Темзе. Сегодня Европейское Сообщество издаёт директивы о качестве воды, но правительства европейских стран не спешат выполнять эти требования. Так, в 1992 г. 9 из 12 стран — членов ЕС превысили уровень содержания нитратов в своих водоёмах. По новому законодательству, от всех членов ЕС требовалось к 2002 г. создать специальные очистные станции для обработки воды для городского и промышленного потребления, чтобы предотвратить загрязнение рек. В большинстве стран эта работа выполнена.

www.edu.severodvinsk.ru