Контрольні запитання

1. Наслідки забруднення водойм стоками целюлозно-паперових комбінатів?

2. Охарактеризуйте вплив евтрофікації на екологічний стан водойм?

3. Опишіть причини та наслідки «червоних припливів»?

4. Охарактеризуйте дію органічного та антропогенного забруднення на стан флори та фауни водних екосистем?

3.5 Антропогенне забруднення гідросфери (самостійне вивчення)

Мета: - розвинути у студента навички самостійної роботи з літературою, вміння вибирати головне, узагальнити і систематизувати знання;

- надати студентам загальні відомості про екологія морських екосистем України, вплив господарської діяльності людини на екологічний стан Азовського та Чорного морів, шляхи вирішення цих проблем.

План

1. Екологія морських екосистем України.

2. Вплив господарської діяльності на стан Азовського та Чорного морів.

3. Шляхи вирішення цих проблем.

Південні береги України омиваються Чорним й Азовським морями. В давнину вони славились своєю чистотою і величезними рибними запасами. В наш час ці морські екосистеми знаходяться в занедбаному стані і потерпають від впливу багатьох екологічних чинників.

Чорне море охоплене стадією настання екологічної кризи, хоч воно порівняно з іншими морськими екосистемами біосфери вважається ще відносно сприятливим для життя, а також для відпочинку людини на його берегах. Початок господарської діяльності на побережжі Чорного моря поклали греки ще в античний період. З середини 4 ст. до н.е. почався розвиток судноплавства. Греки розвивали вигідну і активну торгівлю з чорноморськими колоніями. З того часу море знаходиться під впливом людини і його стан значно змінився і погіршився. Своєрідна особливість екосистеми «Чорне море» полягає в тому, що його екологія і стан залежить не тільки від діяльності людей, які живуть у водозбірному басейні моря і на його берегах і його просторах, а й від специфічної природи цього внутріматерикового водоймища. Поповнення материкового Чорного моря такою великою кількістю прісної води могло б з часом привести до повного його опріснення. Але цього не трапилось, бо існує зустрічна підводна течія солоної води через Босфорську протоку і взаємодіють Чорне і Мармурове моря. Природна особливість Чорного моря полягає і в тому, що під відносно тонким поверхневим шаром голубої чистої води знаходиться величезна товща смердючої води, насиченої сірководнем. Отже, нижні шари води в Чорному морі не насичені киснем, а тому мертві, безжиттєві. Але, між верхнім і нижнім шарами існує вертикальна циркуляція. Отже, Чорному морю властива своя екологічна проблема, яка виникла тисячоліття тому без впливу людини. У зв’язку з сучасною виробничою діяльністю людини екологічна ситуація в морі ускладнюється і стає більш напруженою. В останній чверті століття відзначається масова загибель цінних видів риб, швидке скорочення стада дельфінів і інші зміни. Забруднення морської води відходами людської діяльності набуло особливо загрозливого стану після 80-х років. В Чорному морі оселився завезений з баластними водами танкерів від Атлантичного узбережжя Північної Америки, а може і внаслідок екологічної диверсії, особливо ненажерливий хижак медузоподібний гребневик. Він знищує планктон, різноманітну морську живність, а також мальків риб. Друга проблема екологічної кризи в Чорному морі – збільшення антропогенного забруднення. Це призвело до того, що за станом на 1994 рік біля чорноморського узбережжя України майже зникли види риб, як луфар, скумбрія, кефаль, зменшується кількість кільки. В зв’язку з таким явищем була розроблена програма захисту і врятування рибних багатств, але через відсутність коштів вона не здійснюється. В останній чверті ХХ ст. виникла ще одна велика Чорноморська проблема: в багатьох місцях активізується ерозія берегів, обвалюються гігантські глиби стрімких берегових обривів. Це наносить великої шкоди не тільки екології моря, але й руйнує зони відпочинку, перетворює в пустелю узбережжя.

Азовське море в давнину і в недавньому минулому, славилося величезними рибними багатствами. Але за останнє півстоліття його стан різко змінився, смарагдові води стали сірі, а про рибні запаси можна тільки згадувати. Це найменше море Світу повільно наближається до загибелі. Промислові та сільськогосподарські викиди, які надходять в море і отруюють його – причина екологічної катастрофи.

Висока продуктивність Азовського моря в минулому пояснювалась його невеликою глибиною, завдяки якій товща води літом добре прогрівалась і освітлювалась, а під час штормової погоди – переміщувалась і збагачувалась киснем. Річки виносили в море багато їстівних для дрібних риб, рачків і молюсків речовин. Мілководні теплі затоки були сприятливим середовищем для нересту риб.

У минулому море славилось лікувальними грязями. Тепер вони отруєні, бо в донних відкладах накопичилось багато шкідливих осадів. Маріупольське узбережжя перетворилось в територію загостреної екологічної кризи, що констатувала екологічна комісія ще в 1989 році. Основні підприємства-забруднювачі й отруювачі Азовського моря металургійні та чинбарні комбінати без відповідного екологічно-захисного обладнання, хімічні виробництва. У великій кількості в екосистему надходять пестициди і мінеральні добрива сільськогосподарського виробництва. Незадовільний стан моря пов'язаний також з гідротехнічними спорудами, з величезними греблями, які різко зменшують приток прісної води.

Крім впливу промислового забруднення і інших екологічних чинників на стан Азовського моря діє також біоценотичні забрудники. За останні 10 років в азовській воді через підвищення її солоності розмножилась хижа чорноморська медуза. Вона пожирає їжу риб, їх ікру, хробаків, а після відмирання накопичується на дні, де перегниває з виділенням отруйних решток. Це привело до утворення в морі мертвих зон, в яких спочатку зникли рачки, а потім промислові риби. Підвищення солоності моря змінює температуру замерзання води, тому на мілководді вона охолоджується до дна, що викликає щорічну загибель великої кількості риб. Крім того, прісноводні види риб Азовського моря в більш солоному середовищі гинуть, тому що не пристосовані до нього.

Контрольні запитання

1. Як людина впливає на Азовське та Чорне море?

2. Що ви знаєте про екологію морських екосистем України?

3. Розкажіть про велику Чорноморську проблему?

4. Які ви запропонуєте шляхи вирішення цих проблем?

3.6 Проблеми раціонального використання ресурсів прісних вод, їх захист від забруднення та виснаження

(лекція)

Мета: вивчити екологічні функції прісних вод; джерела забруднення; водозабезпечення в народному господарстві, шляхи раціоналізації; хімічне забруднення води, його наслідки; шляхи ліквідації забруднення.

План

1. Екологічні функції прісних вод.

2. Джерела забруднення прісних вод.

3. Возабезпечення в народному господарстві.

4. Хімічне забруднення води, його наслідки та шляхи ліквідації.

Вода являється середовищем зародження і розвитку великої кількості живих організмів, в той же час вода переносить забрудників природного середовища. Вона виповнює 4 екологічні функції:

1. являється головним ресурсом споживання;

2. служить основним механізмом обміну речовин, тепла, росту біомаси;

3. являється переносником біоенергетичних екологічних циклів;

4. являється основною частиною живих організмів.

Головним джерелом води в Україні – Дніпро. Його водами користуються для пиття і технологічних потреб. Інші ріки, які використовуються населенням України для водозабезпечення, це - Дністер, Південний Буг, Тиса, Прут.

Вода використовується для потреб промисловості, сільського і комунального господарства, транспорту і господарсько-питних потреб. Промисловістю використовуються близько 20% від її загального споживання. Рішення проблеми її раціонального використання полягає в провадженні оборотної системи водопостачання, коли відпрацьована вода після чергової очистки не скидається в водоймище, а багаторазово використовується в процесі виробництва. Розхід води в таких випадках набагато нижче.

Сільське господарство споживає 70% всієї використовуємої води. Це обумовлено великими площами зрошувального землеробства. В світі зрошується 15% площ від всіх сільськогосподарських угідь і з них збирається десь 50% всієї продукції.

В результаті інтенсивного використання людством водних ресурсів відбуваються значні кількісні і якісні зміни в гідросфері. В Південних районах зменшується кількість води, яка придатна для господарських потреб, змінюється водний баланс, режим рік. Якісні зміни обумовлені тим, що більшість рік і озер з джерел водозабезпечення перетворюються в басейни скиду промислових, сільськогосподарських і господарських стоків. Відбувається їх забруднення.

Забруднення гідросфери ділиться на:

1. хімічне

2. фізичне

3. біологічне

4. теплове.

Хімічне забруднення води відбувається від потрапляння в водоймище стічних вод, які містять кислоти, мінеральні солі, нафту і нафтопродукти, синтетичні поверхнево-активні речовини (СПАР), пестициди. Токсичними для мешканців водоймищ являються сполуки миш’яку, свинцю, ртуті, міді, кадмію, хрому, фтору. Вони поглинаються фітопланктоном і передаються далі по каналам живлення більш високоорганізованим організмам. Цей процес супроводжується ефектом накопичення і прогресуючого збільшення шкідливих сполук. Якщо в фітопланктоні накопичення цих сполук в 10 разів перевищує їх вміст в воді, то в рачках, личинках вони значно збільшуються, а в рибах, які живляться зоопланктоном, особливо в тканині хижої риби збільшуються на 2-3 порядка і становляться небезпечними для птахів, тварин і людей. Органічні речовини і суспензії, особливо нафтопродукти, які утворюють поверхневу плівку, обумовлюють знищення вмісту кисню в воді. Суспензії, осідаючі на днище водоймища, замулюють його і затруднюють життєдіяльність донних мікроорганізмів, які приймають участь в процесі самоочищення води.

Основні забруднювачі органікою – це підприємства целюлозно-паперової промисловості, нафтопереробні заводи і крупні тваринницькі комплекси. Багато з цих речовин біологічно активні, дуже стійкі і важко видаляються із стоків, особливо синтетичні миючі засоби. Більшість з них містять фосфор, інтенсифікуючий розвиток в річках, озерах і морях синьо-зеленого баговиння, «цвітіння» водоймищ, зниження вмісту кисню в воді, «замори» риб, гибель водних тварин. Синьо-зелене баговиння водоймищ виділяють токсини (отруйні речовини, які утворюються мікроорганізмами), які визивають гафську хворобу. Токсини впливають на стінки кишечника, печінки, нирок та на нервову систему. Перший спалах цієї хвороби зареєстровано в 1924 році серед рибалок в Кенісбегі. В 1960 роках вона з’явилась на території України з «цвітінням» води в водоймищах в серпні, коли токсини найбільш активні і небезпечні для людства. В останні десятиліття «цвітіння» вод стало частіше у зв’язку з частим потраплянням в них сполук азоту і фосфору, який збільшує ріст синьо-зеленого баговиння.

Дослідами харківських вчених встановлено, що синьо-зелене баговиння можуть слугувати кормом для деяких видів риб. Більшість рибних господарств акліматизували в таких водоймищах товстолобика. З’їдаючи синьо-зелене баговиння, він сприяє збереженню водних запасів, очищує водоймище.

Контрольні запитання

1. Розповісти про екологічні функції прісних вод?

2. Які ви знаєте джерела забруднення прісних вод?

3. Проаналізуйте хімічне забруднення води, його наслідки та шляхи ліквідації?

3.6 Проблеми раціонального використання ресурсів прісних вод, їх захист від забруднення та виснаження

(лекція)

Мета: вивчити фізичне, теплове, біологічне забруднення водного середовища, їх причини та наслідки; самоочищення вод, нормування їх якості, скидів, застосування механічної, хімічної та біологічної очистки; застосування підземних вод.

План

1. Фізичне, теплове, біологічне забруднення водного середовища.

2. Причини та наслідки цих забруднень.

3. Самоочищення вод, нормування їх якості, скидів.

4. Застосування механічної, хімічної та біологічної очистки.

5. Застосування підземних вод.

Фізичне забруднення води пов’язано зі зміною прозорості, температури, появленням суспензій, домішок, радіоактивних речовин. Суспензії (пісок, мул) заносяться при поверхневому змиві дощовими водами з сільськогосподарських полів, особливо при відсутності захисних смуг і розорюванні земель до самого зрізу води. Багато суспензій потрапляє в водоймище з підприємств гірничорудної промисловості. Пил потрапляє в водоймища з сильними вітрами в суху погоду. Він забиває жабри риб, пригнічує процеси фотосинтезу водних рослин, погіршує смакові якості води.

Особливу небезпеку для всього живого представляють радіоактивні речовини, які потрапляють в водоймище з викидами АЕС, з золою ТЕЦ.

Теплове забруднення водоймищ відбувається при спусканні в них теплих вод від енергоустановок. Велика кількість тепла, яка приноситься водами в річки і озера, суттєво змінює термічний і біологічний режими. Порушуються умови нересту риб, гине зоопланктон, риби уражаються хворобами і паразитами. Шкідливою являється температура в 26-30 ⁰С. При температурі 34-36 ⁰С риба гине. Особливо пагубні наслідки скиду в водоймище вод АЕС, нагрітих до температури 40 ⁰С.

Біологічне забруднення водного середовища відбувається при потраплянні в водоймище зі стічними водами мікроорганізмів, рослин і тварин, яких раніше в ньому не було. Багато з них небезпечні для людей, тварин і рослин. Серед забрудників особливо небезпечні неочищенні комунально-побутові стоки. Промисловими біологічними забруднювачами являються підприємства шкірооброблюваної промисловості, м’ясокомбінати, цукрові заводи.

В рекреаційних і курортних зонах біологічне забруднення водоймищ відбувається через ненадійний стан каналізаційних і очисних споруд.

Природні водоймища мають здатність до самоочищення. В них стічні води розбавляються, тверді забруднювачі випадають в осад, хімічні природні процеси приводять к видаленню з водоймища забруднень і забезпечують повернення води в попередній стан. Однак можливості водоймищ до самоочищення небезмежні. Водоймища не можуть переробити нескінченно діюче антропогенне навантаження. Людство повинно звернутися до працеємким і дорогим мірам очистки забруднення вод і повернути джерела водопостачання в стан придатності їх для подальшого використання.

Комплекс цих заходів наступний:

1. нормування якості води з обліком цілей використання;

2. зменшення об’ємів скидів забруднень в водоймища шляхом змінення технологічних процесів;

3. очистка стічних вод.

Нормування якості води регламентується нормативними актами і шляхом заборони скидів стічних вод, а також встановленням ГДК на забруднення води.

В сільському господарстві сувора економія води, раціональне її використання може бути забезпечене шляхом заміни поверхневого поливу зрошувальних земель дощовим, крапельним зрошенням, який забезпечує неменший врожай з полів. Зменшення кількості вносимих пестицидів, фосфатів, нітратів в ґрунт може забезпечити навіть часткова заміна хімізації сільськогосподарськими біологічними методами боротьби зі шкідниками і хворобами рослин, відповідними сівроботами, введенням продуктивних і стійких до захворювань і шкідників сортів культур.

Очистка стічних вод здійснюється на спеціальних спорудах і установках, а також на полях зрошення, фільтрації, в біологічних ставках.

Механічне очищення стічних вод відбувається на решітках, пісколовках, ситах, у відстійниках, на фільтрах, у центрифугах.

Хімічне очищення здійснюється після механічного очищення стічних вод і заключається у внесенні в забруднену воду речовин-реагентів, які забезпечують виникнення нешкідливих сполук і випадання їх в осад.

Біологічне очищення води відбувається після механічного і хімічного очищення і заключається у використанні водоймищ, в яких розводять спеціальні мікроорганізми, які живляться органічними домішками, які знаходяться в стічних водах. Їх мікроорганізми розкладають на воду, вуглекислий газ, мінеральні солі.

Підземному захороненню підлягають найбільш токсичні стічні води хімічних виробництв. Води, які були очищенні до економічно цілеспрямованої межі, розробляється до ГДК і скидаються в водоймища або використовується на потреби народного господарства.

Підземні води України мають не найменше значення для водозабезпечення населення. В містах і селищах міського типу більша частина населення використовує воду з підземних водоносних горизонтів, а сільське населення задовольняє свої господарсько-питні потреби за рахунок ґрунтових вод, а нерідко і глибоких водоносних горизонтів.

На території України виділені 7 основних гідрогеологічних районів: Волино-Подольський артезіанський басейн, Дніпровсько-Донецькій артезіанський басейн, Причорноморський артезіанський басейн, пластово-тріщенні води Українського щита і його склонів, областей Карпат, Донбасу, Криму.

Якісний стан підземних вод України в цілому краще, ніж поверхневого стоку. Але місцями спостерігається забруднення вод деяких горизонтів стоками промислових підприємств, великих тваринницьких комплексів. Особливо частіше бувають забрудненими ґрунтові води, як це трапилось в 1994 році. Підземні води використовуються нераціонально, оскільки їх нерідко споживають не для питних, а для технічних потреб.

Контрольні запитання

1. Розкажіть про фізичне, теплове, біологічне забруднення водного середовища, їх причини та наслідки.

2. Що таке самоочищення вод, як це відбувається?

3. Охарактеризуйте застосування механічної, біологічної та хімічної очистки вод?

4. Яке значення мають значення підземні води в водокористуванні?

3.6 Проблеми раціонального використання ресурсів прісних вод, їх захист від забруднення та виснаження

(самостійне вивчення)

Мета: - розвинути у студента навички самостійної роботи з літературою, вміння вибирати головне, узагальнити і систематизувати знання;

- надати студентам загальні відомості про комплексне використання та охорона ресурсів малих рік, критерії оцінювання якості вод, водоохоронні зони.

План

1. Комплексне використання та охорона ресурсів малих рік.

2. Критерії оцінювання якості вод.

3. Водоохоронні зони.

Малі ріки довжиною приблизно 100-150 км відносяться до категорії переважаючих по розповсюдженості і найбільш важливих для формування стоку і якості води середніх і великих річок. Водонаповнення Дніпра, Дністра, Південного Бугу, Тиси, Прута відбувається з 63тис малих рік України. Порядку 90% усіх населених пунктів розташовані біля малих рік. Малі ріки несуть на собі рекреаційне навантаження, інтенсивно використовуються для водозаборів на господарські і промислові потреби, а також використовуються для зрошення. На малих ріках створюються млинові платини і малі електростанції. Малі ріки, являючись нерестилищем багатьох цінних порід риб, випробовують найбільш техногенне навантаження. Вони піддаються впливу сільськогосподарських полів і ферм, складів мінеральних добрив, промислових і комунальних господарств, урбанізації. Стан їх визиває хвилювання. Зникнення багатьох малих річок, їх замулування і погіршення якості води пов’язано з природним старінням рік і з підвищенням споживання їх водних ресурсів. В якості оздоровчих заходів застосовуються розчистка і регулювання стоку. За допомогою платин здійснюється регулювання стоку рік Харкова. Шляхом скиду води відбувається періодична промивка русел річок. Розхід водоспоживання обмежується тут необхідністю збереження умов для самоочищення.

Межою багатоводності і чистоти малих річок в природних умовах в найбільшій мірі може служити ліс, який забезпечує природну підпитку в обмежений період. В умовах урбанізації наряду з створенням водоймищ насаджуються водоохоронні лісополоси, будуються очисні споруди. Але зарегулювання річок водоймищами призвело до зменшення швидкості потоку, появленню мілководій і розмноженню синьо-зеленого баговиння. Воно придає воді неприємний запах і смак і при відмиранні виділяє велику кількість отруйних речовин.

Нераціональна експлуатація природних ресурсів приводить до забруднення малих річок.

Забруднення підрозділяються на 4 групи:

1. радіоактивне;

2. хімічне;

3. бактеріальне;

4. теплове.

Джерелами їх являються промислові відходи і стоки, нафтопродукти, отрутохімікати, побутові і сільськогосподарські відходи. Міри по охороні вод від забруднення заключаються в внесені систем оберненого і повторного використання їх, без стічних систем водокористування. З роботою ТЕЦ пов’язано термічне забруднення річок. Скид гарячої води являється реальною погрозою для фауни. Для риб і інших холоднокровних тварин підвищення температури на 10 ⁰С прискорює процеси обміну речовин в 2 рази, в дихальну діяльність в 4 рази. При цьому сповільнюється ріст і припиняється розмноження. При температурі 35 ⁰С починається масова загибель риби, при температурі 50 ⁰С зникає вся фауна.

«Правилами» по охороні поверхневих вод від забруднення стічними водами передбачені ГДК на 500 хімічних речовин. ГДК забруднених речовин несуть функції стандарту якості води, який повинен забезпечити здоров’я населення і регламентувати скид забруднених речовин в водне середовище. Нормування якості води для водокористування і регламентування об’ємів скиду забруднень в водоймище входять до комплексу заходів по охороні вод від забруднення.

Нормування якості здійснюється по наступним показникам:

• зважені речовини;

• плавучі домішки;

• запах і присмак;

• кольоровість;

• температура;

• рН;

• мінеральний склад;

• розчинений кисень;

• збудник хвороби.

Ці показники змінюються в залежності від призначення води.

Стічні води піддаються механічній, хімічній, фізико-хімічній і біологічній очисткам. З механічних засобів найбільшою ефективністю відрізняється очистка в гідроциклонах під дією відцентрових сил, які виникають при обертаючому руху рідин. Швидкість осадження частинок в сотні раз вище, ніж в очисних спорудах. Хімічна і фізико-хімічна очистка застосовується для вилучення з стічних вод тонко дисперсного і розчиненого домішку неорганічних і важко окислюємих біохімічними методами органічних речовин шляхом їх виділення, осадження і порушення за допомогою хімічних сполук.

Біохімічна очистка стічних вод застосовується 2 стадіями:

• адсорбції тонко дисперсній;

• розчиненою домішкою і порушення в клітинах мікроорганізмів.

Очистка може застосовуватись як в штучних умовах так і в природних.