Последствия загрязнения водоемов

2. Выбросы нефти судами с отработанными в моторах водами;

    На  втором месте в мировой статистике стоит морской флот. Это и загрязнённые нефтепродуктами промывочные воды и балласт, которые сбрасывают суда за борт, и льяльные воды, которые  накапливаются в машинном отделении  любого судна; и мелкие, многочисленные разливы при бункеровке, разгрузке  и перегрузке нефти.

    В общей сложности насчитывается около 2,5 млн. тонн нефти в год, которые попадают по выделенной причине в Мировой океан.

3. Промывка емкостей нефтяных танкеров при заправке в открытом море;
4. В результате аварий крупных танкеров;

    Особое  внимание ученых и мировой общественности к этой проблеме было привлечено в  конце XX века, после серии катастрофических аварий танкеров и других судов. За последние 30 лет было зарегистрировано более 2000 аварий судов с нефтью.

    После катастрофы «Торри-Каньон» 118 000 тонн нефти покрыли пленкой многие сотни километров поверхности моря, а течения и ветры отнесли эту пленку к берегам Европы. Через 11 лет после аварии «Торри-Каньон» возле берегов Англии разбился американский танкер «Амоко-Кадис», вылив  в воду Ла-Манша у берегов Франции 230 000 тонн нефти. Уже через несколько суток нефть подошла к берегам Франции и Великобритании. Опустели пляжи, закрылись отели.

    В результате загрязнения нефтью и  нефтепродуктами, а также продуктами радиоактивного распада, поверхности  Яванского моря и моря Банда стали  самыми загрязненными в мире. В  прибрежных водах исчезла морская  растительность, погибли многие виды морских организмов.

    В заливе Гуанабара (Атлантическое побережье Бразилии) исчезла сардина, так как нефтяная пленка погубила планктонные организмы, которые являются основной пищей сардин.

    В результате нефтяного загрязнения  в северных морях гибнут сотни  тысяч птиц, в основном кайры, тупики и молодые альбиносы.

5. Выброс нефти в океан в результате военных конфликтов.

    Особо опасно воздействие на Мировой океан военных конфликтов. Например, "Война в Заливе" привела к тому, что почти две трети западного побережья Персидского залива было покрыто слоем нефти и погибло огромное количество рыб, птиц и животных. Окружающая среда подвергалась беспрецедентному за всю историю человечества загрязнению.

    Все эти источники ежегодно поставляют с Мировой океан 6-7 млн. тонн нефти  и нефтепродуктов, которые в морской  воде подвергаются действию различных  физических, химических и биологических  процессов.

    Нефтяная  пленка изменяет состав спектра и интенсивность проникновения в воду света. Нефтяная пленка толщиной всего лишь 400 нм обеспечивает пропускание только лишь 60-70% света. Пленка толщиной 30-40 мкм 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.

    Таким образом, среди физических процессов, которым подвергаются нефть и  нефтепродукты можно выделить такие, как: испарение и химический перенос  нефти в  атмосферу с брызгами, растворение и образование эмульсий, возникновение нефтяных комочков [6].

    Химические  и биологические процессы характеризуются  скоростью окисления нефти, микробиологическим разложением, потреблением нефти морскими организмами с последующим переходом  по пищевой цепи. Эти процессы зависят  в значительной степени от состава  нефти и температуры океанических вод (тропические или полярные широты).

    Подводя итог, можно отметить, что нефтяное загрязнение боле всего опасно тем, что:

1. Ограничивает взаимосвязь океана и атмосферы;
2. Снижает испарение воды;
3. Уменьшает насыщение воды кислородом;
4. Увеличивает отражение солнечной энергии в мировое пространство;
5. Снижает проникновение солнечного света в глубины морей, в результате чего замедляется фотосинтез планктона, который является пастбищем для его обитателей. А уменьшение планктона в свою очередь ведет к сокращению поглощения океаном углекислого газа [6].

    Под планкой нефти в Саргассовом  море гибнет икра летучих рыб, которую  они прикрепляют к саргассам. Сокращение количества летучих рыб в свою очередь приведет к уменьшению численности других звеньев пищевой цепочки, например, кальмаров, тунцов.  

2. Загрязнение тяжелыми металлами

    Одним из сильнейших по действию и наиболее распространенным химическим загрязнением является загрязнение окружающей среды  тяжелыми металлами.

    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.

    Ртуть, свинец, кадмий входят в общий перечень наиболее важных загрязняющих веществ  окружающей среды, согласованный странами, входящими в ООН. В качестве токсикантов в водоемах обычно встречаются: ртуть, свинец, кадмий, олово, цинк, марганец, никель, хотя известна высокая токсичность других тяжелых металлов - кобальта, серебра, золота, урана и других. Вообще, высокая токсичность для живых существ - это характерное свойство соединений и ионов тяжелых металлов.

    Источники поступления тяжелых металлов делятся  на следующие [7]:

1. Природные: выветривание горных пород и минералов, эрозийные процессы, вулканическая деятельность;
2. Техногенные: добыча и переработка полезных ископаемых, сжигание топлива, движение транспорта, деятельность сельского хозяйства.

    Часть техногенных выбросов, поступающих  в природную среду в виде тонких аэрозолей, переносится на значительные расстояния и вызывает глобальное загрязнение.

    Другая  часть поступает в бессточные водоемы, где тяжелые металлы  накапливаются и становятся источником вторичного загрязнения, т.е. образования  опасных загрязнений в ходе физико-химических процессов, идущих непосредственно  в среде (например, образование из нетоксичных веществ ядовитого  газа фосгена).

    В ряду тяжелых металлов одни крайне необходимы для жизнеобеспечения человека и других живых организмов и относятся  к так называемым биогенным элементам. Другие вызывают противоположный эффект и, попадая в живой организм, приводят к его отравлению или гибели. Эти  металлы относят к классу ксенобиотиков, то есть чуждых живому. Специалистами по охране окружающей среды среди металлов-токсикантов выделена приоритетная группа. В нее входят кадмий, медь, мышьяк, никель, ртуть, свинец, цинк и хром как наиболее опасные для здоровья человека и животных. Из них ртуть, свинец и кадмий наиболее токсичны.

    Токсическое действие тяжёлых металлов на организм усиливается тем, что многие тяжелые  металлы проявляют выраженные комплексообразующие  свойства. Так, в водных средах ионы этих металлов гидратированы и способны образовывать различные гидроксокомплексы, состав которых зависит от кислотности раствора. Если в растворе присутствуют какие-либо анионы или молекулы органических соединений, то ионы тяжёлых металлов образуют разнообразные комплексы различного строения и устойчивости [7].

    В водоёмы тяжелые металлы поступают  обычно со стоками горнодобывающих  и металлургических предприятий, а  также предприятий химической и  легкой промышленности, где их соединения используют в различных технологических  процессах. Например, много солей  хрома сбрасывают предприятия по дублению кожи, хром и никель используются для гальванического покрытия поверхностей металлических изделий. Соединения меди, цинка, кобальта, титана используются в качестве красителей и т.д.

    К возможным источникам загрязнения  биосферы тяжелыми металлами относят  предприятия черной и цветной  металлургии (аэрозольные выбросы, загрязняющие атмосферу, промышленные стоки, загрязняющие поверхностные  воды), машиностроения (гальванические ванны меднения, никелирования, хромирования, кадмирования), заводы по переработке аккумуляторных батарей, автомобильный транспорт. Кроме антропогенных источников загрязнения среды обитания тяжелыми металлами существуют и другие, естественные, например вулканические извержения: кадмий обнаружили сравнительно недавно в продуктах извержения вулкана Этна на острове Сицилия в Средиземном море. Увеличение концентрации металлов-токсикантов в поверхностных водах некоторых озер может происходить в результате кислотных дождей, приводящих к растворению минералов и пород, омываемых этими озерами. Все эти источники загрязнения вызывают в биосфере или ее составляющих (воздухе, воде, почвах, живых организмах) увеличение содержания металлов-загрязнителей по сравнению с естественным, так называемым фоновым уровнем.

    Тяжелые металлы имеют много общего в  биологическом действии и в загрязнении  водоемов. Все они очень токсичны, хотя многие из них необходимы в  микроколичествах различным организмам (медь, марганец, хром, молибден, ванадий).

    Один  из самых опасных загрязнителей  окружающей среды - ртуть, особенно опасны её выбросы в воду, поскольку в результате деятельности населяющих дно микроорганизмов происходит образование растворимых в воде токсичных органических соединений ртути. Органические соединения ртути в целом намного более токсичны, чем неорганические, прежде всего из-за их липофильности и способности более эффективно взаимодействовать с элементами ферментативных систем организма. Эти чрезвычайно ядовитые производные образуются в результате так называемого биологического метилирования. Оно происходит под действием микроорганизмов, например, плесени и характерно не только для ртути, но и для мышьяка, селена, теллура. Ртуть и ее неорганические соединения, которые широко используются на многих производствах, со сточными водами попадают на дно водоемов. Обитающие там микроорганизмы превращают их в диметилртуть (CH₃)₂Hg, которая относится к числу наиболее ядовитых веществ. Диметилртуть далее легко переходит в водорастворимый катион HgCH₃⁺. Оба вещества поглощаются водными организмами и попадают в пищевую цепочку; сначала они накапливаются в растениях и мельчайших организмах, затем – в рыбах.

    При этом самый большой аккумулятор  соединений ртути (до 97%) - поверхностные  воды. Около половины всей ртути  в природную среду попадает по техногенным причинам. В незагрязненных поверхностных водах содержание ртути колеблется в пределах 0,2-0,1 мкг/л, в морских - в три раза меньше. Водные растения также поглощают тяжёлые металлы. Органические соединения R-Hg-R' в пресноводном планктоне содержатся в большей концентрации, чем в морском. Из организма органические соединения ртути выводятся медленнее, чем неорганические [5].

    Что касается свинца, то половина от общего количества этого токсиканта поступает в окружающую среду в результате сжигания этилированного бензина. В водных системах свинец в основном связан адсорбционно со взвешенными частицами или находится в виде растворимых комплексов с гуминовыми кислотами. При биометилировании, как и в случае со ртутью, свинец в итоге образует тетраметилсвинец. В незагрязненных поверхностных водах суши содержание свинца обычно не превышает 3 мкг/л. В реках промышленных регионов отмечается более высокое содержание свинца. Снег способен в значительной степени аккумулировать этот токсикант: в окрестностях крупных городов его содержание может достигать почти 1 млн мкг/л, а на некотором удалении от них ~1-100 мкг/л.

    Водные  растения хорошо аккумулируют свинец, но по-разному. Иногда фитопланктон удерживает его с коэффициентом концентрирования до 105, как и ртуть. В рыбе свинец накапливается незначительно, поэтому  для человека в этом звене трофической  цепи он относительно мало опасен. Метилированные соединения в рыбе в обычных условиях содержания водоемов обнаруживаются относительно редко. В регионах с промышленными выбросами накопление тетраметилсвинца в тканях рыб протекает эффективно и быстро - острое и хроническое воздействие свинца наступает при уровне загрязненности 0,1-0,5 мкг/л. В организме человека свинец может накапливаться в скелете, замещая кальций [7].

    Другой  важный загрязнитель водоёмов – кадмий. По химическим свойствам этот металл подобен цинку. Он может замещать последний в активных центрах  металлсодержащих ферментов, приводя  к резкому нарушению в функционировании ферментативных процессов.

    Кадмий  обычно проявляет меньшую токсичность  по отношению к растениям в  сравнении с метилртутью и сопоставим по токсичности со свинцом. При содержании кадмия ~ 0,2-1 мг/л замедляются фотосинтез и рост растений. Интересен следующий зафиксированный эффект: токсичность кадмия заметно снижается в присутствии некоторых количеств цинка, что еще раз подтверждает предположение о возможности конкуренции ионов этих металлов в организме за участие в ферментативном процессе.