Загрязнение гидросферы

Для человечества загрязнение гидросферы представляет особую опасность. В мировом масштабе в гидросферу сбрасывается ежегодно около 60 млрд т промышленных и бытовых стоков, около 10 млн т нефти и нефтепродуктов, много других вредных веществ. Основными источниками загрязнения природных вод являются:

• атмосферные воды, несущие вымываемые из воздуха загрязнители промышленного происхождения; при стекании эти воды увлекают с собой мусор, фенолы, кислоты и т.д. (примерно 1%);

• городские сточные воды, преимущественно бытовые стоки, содержащие фекалии, микроорганизмы, в том числе патогенные (примерно 74%);

• промышленные сточные воды (примерно 25%).

Каждый водоем это сложная экологическая система существования биоценоза (сообщество животных и растений) где устанавливается экологическое равновесие. Загрязнение вод нарушает экологическое равновесие. Вообще водоемы способны самоочищаться за счет процессов осаждения, отложения, окисления примесей, нейтрализации кислот, гидролиза ионов тяжелых металлов и др. Однако, если сбросы сточных вод и концентрации в них вредных веществ превышают некоторые пределы, то водоемы становятся "мертвыми”. В такой воде не может существовать жизнь, такая вода не пригодна и для питья.

Наиболее распространенными загрязнителями водоемов являются: нефть и нефтепродукты, фенолы, формальдегид, нитраты, соединения фтора, соли серной кислоты, аммиак, марганец, тяжелые металлы, радионуклиды.

• Нефтепродукты образуют на воде пленку, которая препятствует газовому обмену между водой и атмосферой, что снижает насыщенность воды кислородом. Это является причиной гибели фитопланктона – источника корма рыб и птиц (пленка разлагается при температуре +10⁰С и выше).

• Кислоты и щелочи изменяют показатель рН, а это отражается на флоре и фауне. В Республике Беларусь наиболее загрязненными оказались некоторые участки на реках и значительная часть подземных вод, как по санитарно-химическим показателям, так и по микробиологическим показателям.

Особую опасность представляют загрязнения подземных вод за счет поступления отходов от животноводческих комплексов. Это вызвано тем, что в подземных водах отсутствует процессы самоочищения многие десятки лет из-за слабого водообмена с поверхностными водами. Это связано со спецификой почв в республике.

Большинство рек Республики Беларусь загрязнены больше органическими и биогенными веществами, соединениями металлов, нитратами. На ряде участков рек предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязнителей превышают нормы в 3–14 раз, а количество нитратов в большинстве колодцев превышает норму в 3–4 раза. На различных участках рек загрязнители также различны. Загрязнения свыше ПДК создают чрезвычайные ситуации, которые представляют опасность для жизни и здоровья человека, для флоры и фауны.

Загрязнения литосферы

Литосфера загрязняется человеком как непосредственно, так и в результате выпадения атмосферных осадков.

В результате хозяйственной деятельности человека почва загрязнена: пестицидами, тяжелыми металлами, канцерогенными веществами, нитратами, диоксинами и их соединениями.

• Загрязнение пестицидами. По подсчетам специалистов от 30 до 50% мировых запасов продовольствия пожирают и повреждают насекомые, грибки, птицы, грызуны и другие вредители. Если эти потери исключить, то можно прокормить еще 1 миллиард человек.

В 1938 голу в Швейцарии Мюллер Пауль открыл ДДТ (дихлортрифенилтрихлорэтан). Применив ДДТ против комаров и вшей, он добился снижения смертности от тифа и малярии, сохранив миллионы челове­ческих жизней. С тех пор появились и другие пестициды, которые дают эффект. Пестициды используются для защиты растений, сельскохозяйственных продуктов, древесины, изделий из шерсти, хлопка, кожи, для уничтожения эктопаразитов животных, для борьбы с переносчиками опасных заболеваний, для регуляции роста и развития растений, удаления листьев, отпугивания животных, привлечения их к стерилизации.

Разновидностью пестицидов являются гербициды, которые исполь­зуются для подавления сорной растительности. Применяют пестициды в виде порошков, эмульсий, дустов, аэрозолей, растворов, гранул. Сохраняются пестициды в почвах достаточно долго. Период полужизни ДДТ в почве составляют от 15 недель до 20 лет.

Воздействие на человека. Пестициды токсичны для человека. Ежегодно в мире происходит около 2 миллионов отравлений людей, из них погибает до 200 тысяч человек.

Пестициды подавляют иммунную систему, нервную систему, поражают почки, вызывают цирроз печени и хронический гепатит, приводят к мутагенным последствиям, заболеваниям раком.

Попадают пестициды в организм человека с водой и продуктами питания.

Воздействие на животный мир и микроорганизмы. При воздействии пестицидов на некоторых насекомых-вредителей только часть из них погибает, но остающиеся становятся более устойчивыми к пестицидам и требуются еще большие дозы для их подавления.

Другой случай, когда после обработки пестицидами вредители появляются в еще большем количестве или возникают вспышки роста численности других вредителей, которых раньше было мало.

Пестициды являются одной из причин вымирания видов. Являясь фактором отбора, они обладают способностью повреждать генетический аппарат клетки и вызывать мутации. Воздействие пестицидов губительно и для других животных. Так, от гербицидов ежегодно погибают десятки миллионов птиц, есть последствия для диких и домашних животных. Некоторые пестициды просто накапливаются в организме и в больших количествах. В результате нарушается в природе как микробиологическое, так и экологическое равновесие.

Воздействие на растительный мир. Различные растения по разному реагируют при воздействии на них пестицидов. Некоторые растения быстро погибают, другие быстро накапливают их, в третьих накопление минимально.

• Загрязнение тяжелыми металлами. К группе тяжелых металлов относят химические элементы, имеющие плотность более 8 тыс.кг/м, а также благородные и редкие металлы. Это определение условно, так как в эту группу входят не только свинец, кобальт, но и золото, серебро и полуметалл мышьяк. Приведем примеры воздействия некоторых тяжелых металлов на человека и природную среду.

  • Свинец. Свинец широко используется в производстве кабелей, электрических аккумуляторов, красок, пигментов, в химическом машиностроении, пиротехнике, полиграфии, сельском хозяйстве.

Ежегодно в мире в биосферу выбрасывается более 2 миллионов т свинца. Сейчас и в воздухе свинца в 400 раз больше, чем 1000 лет назад, а в скелете человека в 1200 раз больше, чем 1000 лет назад.

Воздействие на человека: нарушает биохимические процессы в организме, нарушает синтез гемоглобина, поражает почки, печень, зрение, желудок, мозг, нервную и сердечно-сосудистую системы, нарушает детородную функцию, вызывает параличи и заболевания крови.

Воздействие на животный мир и микроорганизмы. Наиболее чувствительны к отравлению свинцом лошади, собаки, мыши, птицы, крысы, некоторые виды рыб. Некоторые микроорганизмы погибают при незначительных дозах, другие при более высоких.

Воздействие на растительный мир. Интенсивно аккумулируют свинец хвойные деревья и мох. Другие деревья и растения в меньшей степени. Растения поедают животные и человек и таким образом происходит дополнительное отравление.

• Кадмий. Применяется при производстве аккумуляторов, цветных металлов, сжигании твердых отходов, угля, при производстве минеральных удобрений, красителей и т.д. Кадмий легко аккумули­руется в живых организмах, включая человека. Он преимущественно аккумулируется в почках, печени, скелете, вызывая их болезни, в частности заболевания: сердца, гипертонию, заболевания почек, нарушение метаболизма кальция.

В растениях кадмий аккумулируется в основном в корнях. В последнее время установлено, что именно кадмий является самым опасным тяжелым металлом для здоровья человека.

• Мышьяк также является опасным химическим элементом. Его много выделяется при сжигании: угля, сланцев, нефти, торфа, при производстве суперфосфата; используется в медицине, оптике, электронике, в стекольной промышленности и т.д. Ежегодно в мире производится до 60000 т соединений мышьяка.

Мышьяк вызывает нарушение тканевого дыхания, анемию, уродства, рак легких и кожи, поражение центральной нервной системы, нарушение памяти.

• Ртуть – рассеянный элемент, лишь небольшое количество находится в самородном виде. Широко используется в промышленности и сельском хозяйстве. Выбросы ртути происходят в атмосферу, гидро­сферу и в почву. Аккумулируется живыми организмами, включая человека.

При попадании в организм ртуть включается в транспортные РНК, нарушая биосинтез белков. Влияет на все органы и особенно на слух, зрение, осязание, нервную систему, мозговую деятельность, нарушает структуру соединительной ткани локтевого и коленного суставов, ослабляет иммунную систему, может привести к инсульту и обширному склерозу, оказывает вредное влияние на развитие плода, на состав крови, вызывает выпадение зубов.

Аналогичные поражения и у животных. Аккумулирует ртуть и растения. Известны случаи отравле­ния людей зерном, содержащим ртуть.

• Никель – используется в металлургии и химической промышленности. Подадая в организм человека реагирует с белками и молекулами ДНК, образует комплексы с аминокислотами. Влияет на легкие, сердце, почки, центральную нервную систему. Является фактором риска, вызывая такие заболевания как: пневмония, рак легких, риниты, синуситы, аллергия.

• Фтор. Источниками фтора являются напитки, питьевая вода, выбросы промышленности, зубная паста, зубной эликсир, некоторые удобрения.

При попадании в организм человека вызывает: нарушение плотности костей и зубов, ускорение старения, артрит, врожденные дефекты, поражение железы, дебильность, болезни почек, замедление психических процессов, рак.

• Алюминий. Источники: банки из алюминия, алюминиевая фольга, алюминиевая посуда, некоторые сорта сыра, дезодоранты, питьевая вода, противни и сковородки, постоянное употребление столовой соли и др.

При попадании в организм человека может стать фактором риска, вызывая следующие болезни: анемию, изменения в клетках мозга и нервной системы, колит, диализное слабоумие, нарушение функций щитовидной и паращитовидной желез, болезни почек и печени и др.

• Диоксины – побочный продукт химической промышленности. Они токсичны даже в малых концентрациях, в 67 раз более ядовиты цианистый калий. Они есть в воздухе, почве, донных отложениях водоемов. Накапливаются в рыбе, молоке, овощах. Устойчивы к химическому и биологическому разложению, свободно циркулируют в пищевых цепочках.

Последствия для здоровья человека: кожные заболевания, фибриоз печени, повышенное содержание холестерина, расстройства желудка, нарушение работы сердечно-сосудистой системы, поджелудочной железы, изменения в составе крови, сексуальные расстройства, потеря зрения, слуха, обоняния, вкусовых ощущений, психические расстройства, заболевания раком.

• Нитраты и нитриты. Нитраты и нитриты применяются в пищевой и стекольной промышленности, для получения ракетного топлива, пиротехнических и взрывчатых веществ, пороха, используется в резиновом и текстильном производствах, гальванотехнике и медицине, входят в состав выхлопных газов транспорта. Нитриты поступают в организм человека в основном с мясными и рыбными продуктами, а нитраты – с овощами. Нитраты и нитриты токсичны для человека и животных, смертельная доза нитратов для людей составляет 8–15 г, а нитритов – 0,18 г для детей и стариков и 2,5 г – для взрослых.

Как нитраты, так и нитриты являются фактором риска, вызывая рак, заболевания печени, генные мутации. Неправильное использование азотистых удобрений в сельском хозяйстве приводит к тому, что нитраты попадают не только в растения, но и в воду. Известно, что в слюне и моче у детей РБ, особенно проживающих в сельской местности, высокие уровни нитратов. Они порождают две проблемы. Прежде всего, они вызывают метгемоглобинурию, которая может быть причиной анемии у детей и может привести к летальному исходу. Во-вторых, превращаясь в нитрит, а затем и в нитрозамин, который является сильным канцерогеном, нитраты увеличивают риск заболевания раком. Опасны и некоторые соединения нитратов, в частности нитрозамины.

• Асбест и другие минеральные волокна. Это группа волокнистых минералов, относящихся к амфиболам и серпентинам. Их обычно называют асбестом.. Все они обладают сильными канцерогенными свойствами, вызывающие рак. Кроме выше рассмотренных литосферу загрязняют и другие вредные вещества. Большинство других, аэрозолей, загрязняющих атмосферу и почву, изучены недостаточно, и поэтому не рассматриваются.

Таблица 2.12.