Последствия загрязнения вод
В последние десятилетия ХХ века человек стал оказывать весьма существенное влияние на гидросферу и водный баланс планеты. Антропогенные преобразования вод на всех континентах уже достигли глобальных масштабов, нарушили естественный режим даже крупнейших озер (Мичиган, Байкал, Балхаш и др.) и рек (Амазонка, Ганг, Волга и др.) земного шара. Антропогенное воздействие на гидросферу проявляется, прежде всего, в загрязнении и истощении вод. Загрязнение вод – поступление в воду различных видов загрязняющих веществ, вредных микроорганизмов и тепла, которые превышают экологически допустимые пределы и вызывают нарушение требований к качеству воды (ГОСТ 27065-86 [2]). По происхождению загрязнение разделяют на антропогенное и естественное, по воздействию на организмы и экосистемы (компоненты экосистемы) – на механическое, физическое, биологическое и химическое. Естественное загрязнение вод может возникнуть в результате извержения подводного вулкана, абразии берегов, водной и ветровой эрозий, взмучивания донных отложений штормом и др. Антропогенное загрязнение всегда связано с поступлением загрязняющих веществ в гидросферу в результате хозяйственной и иной деятельности человека. Среди антропогенных процессов, вызывающих загрязнение гидросферы, основными являются: 1) перемещение человеком огромных масс твёрдых и жидких веществ в Мировой океан; 2) создание в гидросфере геохимических циклов с участием новых неорганических, металлоорганических и органических соединений, не имеющих себе аналогов в естественной водной среде; 3) распространение человеком живого вещества в области существования косных систем гидросферы, создание биокосных систем; 4) создание новых видов органо-минеральных пород – антропогенных отложений на дне Мирового океана; 5) создание и использование новых видов энергии, отходы которой захороняются в глубинах Мирового океана. Э кологические факторы (факторы загрязнения) гидросферы принято подразделять на физические (взвешенные минеральные и неорганические вещества, радиоактивность, шум и др.); химические (нефть и нефтепродукты, химические пестициды, отходы производства нефтегазовой, горнодобывающей, целлюлозно-бумажной и др. промышленности, энергетики и пр.); социально-бытовые (туризм, хозяйственно-бытовые сточные воды и др.); биологические (микроорганизмы, грибы и др. простейшие, чрезмерное увеличение численности которых может привести к заболеваниям человека, животных и растений). Источник загрязнения вод – источник, вносящий в поверхностные или подземные воды загрязняющие воду вещества, микроорганизмы или тепло [1]. Источником загрязнения вод могут быть: 1) точка сброса загрязняющего вещества; 2) хозяйственный или природный объект, производящий загрязняющее вещество, поступающее тем или иным способом в воду; 3) регион, откуда поступает загрязняющее вещество (в т.ч. трансграничный перенос, например, аэрозоль, пыль и др.); внерегиональный фон загрязнения, накопленного в водной среде (например, кислотность). Наибольшее количество загрязняющих веществ поступает в Мировой океан от источников, расположенных на суше, основными из которых являются: - сбросы неочищенных и недостаточно очищенных сточных вод (промышленные, коммунально-бытовые, дренажные); - смыв ядохимикатов, минеральных и органических удобрений ливневыми водами (при неправильном хранении и ненормативном внесении в почву); - газо-дымовые выбросы, поступающие в водоемы при осаждении из атмосферы или с атмосферными осадками (твердые частицы, оксиды азота и серы, углеводороды, тяжелые металлы и др.); - технологические протечки, смыв с автотранспортных магистралей ливневыми водами нефти и нефтепродуктов, а также аварийные разливы. Из числа источников, расположенных в море, основное количество загрязняющих веществ поступает в водоем в результате аварий, в т.ч. нефтегазовой отрасли (на морских нефтяных платформах, причалах, подводных трубопроводах, на расположенных в приморской зоне береговых перегрузочных комплексах, а также при авариях судов в море). Загрязнителями вод являются: 1) субъекты воздействия на поверхностные и подземные воды; 2) физические или юридические лица, несущие правовую и эколого-экономическую ответственность за загрязнение и иные виды негативного воздействия на водоем. Загрязняющее вещество (опасное вещество, поллютант)–вещество, вызывающее нарушение норм качества воды водных объектов (ГОСТ 17.1.1.01-77 [3] ), тем самым способное причинить вред здоровью человека или окружающей среде [1]. Главными поллютантами являются: радиоактивные элементы, нефть и нефтепродукты, синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ), химические пестициды, тяжелые металлы (Cu, Zn, Pb, Hg, Cd и др.) и их соединения, диоксины, фенолы, взвешенные твёрдые частицы и др. Не менее опасным является биологическое (вирусы, бактерии и другие болезнетворные микроорганизмы) и тепловое (технологические воды ТЭЦ, систем охлаждения агрегатов и пр.) загрязнения вод. С целью определения опасности для человека того или иного загрязняющего вещества, поступающего в окружающую среду, в том числе в водоемы, применяется индекс опасности загрязняющего вещества (J). В зависимости от величины индекса определяют класс опасности химического вещества: I класс – при J более 4; II класс – от 2,6 до 4; III класс – от 0,1 до 2,5; IV класс – менее 0,1. Наиболее широкий спектр загрязняющих веществ определяется в неочищенных сточных водах. Сточные воды –воды, отводимые после использования в бытовой и производственной деятельности человека [1]. Сточные воды классифицируются на промышленные, коммунально-бытовые, коллекторно-дренажные и др. К сточным водам относятся также дождевые стоки с застроенных (селитебных) территорий. Ежегодно в моря и океаны поступает около 300 млрд. м3 сточных вод, в том числе примерно 90% не прошедших очистку или недостаточно очищенных, содержащих огромное количество азота аммонийного и нитритного, фосфорные и калийные соединения, СПАВ, различные органические вещества, в том числе нефтепродукты и др. В России в водные объекты поступает более 58 км3 сточных вод, из них более 22 км3 - загрязненных. Загрязненность водных экосистем – эффект совокупного воздействия загрязняющих веществ на водные организмы, выраженный набором показателей, характеризующих уровень и направление (прогресс, регресс) развития отдельных сообществ. К количественным и качественным показателям состояния водного объекта относятся: расход воды, скорость течения, глубина водного объекта, температура воды, рН, БПК, содержание растворенного кислорода, биогенов и другие гидрохимические и гидробиологические показатели, принятые по ГОСТ 17.1.1.01-77 [3]. В зависимости от степени загрязненности воды и вида водопользования число и набор показателей, достаточных для характеристики ее состояния (качества), может существенно изменяться. Уже сегодня во многих районах нашей планеты наблюдаются большие трудности в обеспечении водоснабжения и водопользования вследствие качественного и количественного истощения водных ресурсов, что связано, в первую очередь, с загрязнением и нерациональным использованием воды. Во многих морях и, особенно в их шельфовой зоне, сложилась кризисная или близкая к ней ситуация. В результате интенсивного загрязнения водоёмов с суши (сточные, ливневые, дренажные воды и др.), дампинге грунтов при ремонтном черпании в портах и судоходных каналах, аварийных разливах токсичных веществ в море и иных негативных воздействиях на водный объект, наблюдаются процессы деградации экосистем, часть биоценозов в прибрежной зоне полностью или частично изменена (уничтожена), процессы самоочищения - нарушены. Морские и пресноводные экосистемы способны восстанавливаться в случае антропогенного нарушения естественного состояния их компонентов и процессов протекающих в них. Основными агентами самоочищения водоемов являются бактерии, грибы и водоросли. В процессе своей жизнедеятельности гидробионты аккумулируют в клетках и тканях многие токсичные элементы, поступающие в водоемы (нефтепродукты, тяжелые металлы, химические пестициды, бенз(а)пирен и др.), что делает их непригодными для потребления в пищу. Но главная опасность состоит в том, что накопленные в гидробионтах токсиканты передаются по пищевым цепям, а после смерти их вновь поступают в водоем, часть аккумулируется в донных отложениях и может участвовать во вторичном загрязнении моря (при дноуглублении и дампинге, взмучивании донных осадков штормом и пр.). Следовательно, загрязнение водных экосистем представляет огромную опасность для всех живых организмов Земли независимо от места их обитания. В результате совокупного действия природных процессов происходит самоочищение воды в водоёме, улучшение её качества и, как следствие этого, восстановление экологического благополучия водных объектов. Однако способности водных экосистем к самоочищению небезграничны и рано или поздно наступает момент, когда количество загрязняющих веществ, поступающих в водоем, переходит в качество. Экологические последствия загрязнения пресноводных экосистем проявляются в виде снижения их устойчивости вследствие нарушения пищевой цепи и разрыва сигнальных связей в биоценозе, эвтрофирования, микробного заражения вод, в отдельных случаях массовой гибели консументов более высоких трофических уровней. Экологические последствия загрязнения морских экосистем проявляются в следующих процессах и явлениях (по Ю.А. Израэлю, 1985): при эвтрофировании вод: - нарушение устойчивости экосистем, появление «красных» приливов, последствия которых выражаются в анаэробиозе среды и гибели отдельных видов; при загрязнении токсического характера: - биологические стрессы и эффекты на уровне популяций, сообществ и отдельных организмов, последствия выражаются в виде накопления токсических веществ в биоте, генетических, физиологических, морфологических изменениях гидробионтов разных систематических групп; при бактериологическом загрязнении: - накопление патогенной микрофлоры, гигиенические последствия, опасность заражения человека эпидемическими заболеваниями (брюшной тиф, холера) при использовании воды и контакте (купание, рыбная ловля и др.). Качество водной среды и уровень воспроизводства жизни в водоёме зависят не только от природных факторов, но и от уровня антропогенного воздействия на его экосистему, степени её преобразования под влиянием факторов среды, нарушения естественных процессов в физическом, химическом и биологическом отношении и связей между отдельными её составляющими. Качество воды –характеристика состава и свойств воды, определяющая пригодность ее для конкретных видов водопользования [3]. В результате воздействия антропогенной нагрузки на водную экосистему происходят изменения пространственной структуры, видового состава и иных качественных и количественных показателей экосистемы и отдельных ее составляющих, т.е. нарушается функциональная целостность экосистемы. При сильных и продолжительных воздействиях развивается ситуация, когда в экосистеме процессы саморегуляции и самовосстановления не в состоянии вернуть её в динамическое равновесие и такую ситуацию можно рассматривать как деградацию водного объекта. Обычно под деградацией водных объектов (экосистем) подразумевается утеря водными объектами самых различных свойств (водохозяйственного, рыбохозяйственного, рекреационного потенциалов и др.), потенциально используемых человеком. В целом, антропогенную деградацию водных экосистем можно определить как процесс, который обусловлен комплексом антропогенных факторов, сопровождающийся изменением не только экологического состояния водоемов, но и их ресурсно-эксплуатационных параметров. В процессе антропогенной деградации водные экосистемы преобразуются в природно-техногенные или техногенные. В настоящее время состояние большого числа водных объектов России, вне зависимости от их генезиса, вида, масштабов и местоположения, можно рассматривать как одну из фаз закономерно протекающего процесса их деградации на фоне усиливающейся антропогенной нагрузки. В процессе деградации водных экосистем различают следующие фазы [4]: Первая фаза: динамическое равновесное (гомеостатическое) состояние – интенсивность процессов самоочищения и самовосстановления полностью компенсирует существующее антропогенное воздействие на водоем или его часть. Постоянные и крупные источники загрязнения вод отсутствуют. Ухудшения экологического состояния водоема, определенное по гидрохимическим и гидробиологическим показателям, на протяжении 5 – 10 лет не наблюдается. Вторая фаза: антропогенно-напряженное состояние – антропогенная нагрузка увеличивается спорадически (относительно редко и без определенной периодичности), отмечаются временные изменения гидрохимических и микробиологических показателей, снижение численности отдельных видов. Значимых изменений в структурно-функциональной организации водных экосистем не происходит. Третья фаза: антропогенно-кризисное состояние – в отдельные периоды в экосистемах процессы самоочищения и самовосстановления не справляются с антропогенной нагрузкой, наблюдается устойчивый тренд ухудшения гидрохимических показателей, изменения качественных и количественных характеристик водных биоценозов, постепенная трансформация структуры водной экосистемы. Четвертая фаза: устойчивое кризисное или катастрофическое состояние – качество водной среды в большинстве случаев не соответствует установленным требованиям (воды можно отнести к категории загрязненных и сильно загрязненных), хроническое загрязнение среды. Отмечается существенная перестройка водных сообществ: резкое снижение числа (или исчезновение) видов, наиболее чувствительных к загрязнению – олигосапробов, увеличение (вспышки) оппортунистических видов (фитопланктон, микрофлора, некоторые виды макрофитов), характерных для загрязненных вод – полисапробов, общее снижение биоразнообразия экосистем. Пятая фаза: развитие чрезвычайной экологической ситуации – качество водной среды не отвечает установленным требованиям и нормам, наблюдается устойчивое превышение лимитирующих показателей вредности (токсикологический, санитарный, санитарно-токсикологический, органолептический, рыбохозяйственный). Полная деградация водных экосистем (нарушение функциональной целостности). Экологическое состояние экосистемы можно оценить, как экологический коллапс – экосистема не подлежит восстановлению, водный объект не может быть использован для какого-либо вида водопользования. Следовательно, закономерным финалом увеличения антропогенной нагрузки на водные экосистемы является развитие процесса антропогенной деградации, прежде всего, самой водной среды, как сферы обитания живых организмов, и возникновение чрезвычайной экологической ситуации. При переходе водного объекта (или его части) во вторую фазу экологического состояния (антропогенно-напряженную) без принятия специальных мер дальнейшее развитие процессов деградации становится неизбежным. Для выхода из сложившейся ситуации необходимо, в первую очередь, привести темпы загрязнения водных экосистем в равенство с темпами самоочищения и самовосстановления этих экосистем. Природно-ресурсный потенциал экосистем должен быть равен или больше уровня темпов изменения водной среды, как сферы жизни многих организмов.
|
