Загрязнение окружающей среды

Загрязняющие  вещества  Количество в мировом стоке, млн. т/год 

1. Нефтепродукты       26, 563 

2. Фенолы          0,460 

3. Отходы производств   синтетических волокон  5,500 

4. Растительные  органические  остатки    0,170 

5. Всего         33, 273  
 

      В связи с быстрыми темпами урбанизации  и несколько  замедленным строительством очистных сооружений или их неудовлетворительной эксплуатацией водные бассейны и почва  загрязняются  бытовыми отходами.  Особенно ощутимо загрязнение    в водоемах с замедленным течением или непроточных (водохранилища,  озера).

      Разлагаясь  в  водной  среде,  органические отходы могут стать  средой для патогенных организмов.  Вода, загрязненная органическими отходами,   становится  практически  непригодной    для   питья и других надобностей.  Бытовые отходы опасны не  только   тем, что  являются источником  некоторых болезней  человека   (брюшной тиф,  дизентерия, холера), но и тем, что требуют для   своего разложения много кислорода.  Если бытовые сточные воды   поступают в водоем в очень больших количествах, то содержание   растворимого кислорода может опуститься ниже уровня, необходимого для жизни морских и пресноводных организмов. 
 
 

3. Проблема загрязнения Мирового океана.

3.1. Нефть и нефтепродукты. 

      Нефть представляет  собой  вязкую  маслянистую  жидкость, имеющую темно-коричневый цвет и обладающую слабой  флуорисценцией. Нефть  состоит преимущественно из насыщенных алифвтических и гидроароматических углеводородов. Основные компоненты нефти  -  углеводороды  (до  98%) - подразделяются на 4  класса: 

а) Парафины (алкены) - (до 90% от общего состава) - устойчивые вещества,  молекулы которых выражены прямой и  разветвленной цепью атомов углерода. Легкие парафины обладают максимальной летучестью и растворимостью в воде. 

б) Циклопарафины -  ( 30 - 60%  от общего состава)  -  насыщенные циклические соединения с 5-6 атомами углерода  в  кольце.  Кроме циклопентана  и циклогексана в нефти встречаются бициклические и полициклические соединения этой группы. Эти соединения очень устойчивы и плохо поддаются биоразложению. 

в) Ароматические  углеводороды -  (20 - 40% от общего состава) - ненасыщенные циклические соединения ряда бензола, содержащие  в кольце на 6 атомов углерода меньше, чем циклопарафины. В нефти присутствуют летучие соединения с молекулой в виде одинарного кольца (бензол, толуол, ксилол), затем бициклические (нафталин), полуциклические (пирен). 

г) Олефины (алкены) -  (до 10% от общего состава)  -  ненасыщенные нециклические соединения  с одним или двумя атомами водорода у каждого атома углерода в молекуле, имеющей прямую  или разветвленную цепь. 
 
 

      Нефть и нефтепродукты являются наиболее  распространенными   загрязняющими  веществами в Мировом океане. К  началу 80-ых годов в океан ежегодно поступало около 6 млн. т. нефти, что  составляло 0,23% мировой добычи.

      Наибольшие  потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи.  Аварийные ситуации,   слив за  борт  танкерами промывочных и балластных вод,  - все  это обуславливает присутствие постоянных полей загрязнения на   трассах морских путей.  В период за 1962-79 годы в результате аварий в морскую среду поступило около 2 млн.  т.  нефти.  За   последние      30 лет,  начиная с 1964 года,  пробурено около 2000 скважин в Мировом океане,  из них только в Северном море 1000  и 350 промышленных скважин оборудовано.  Из-за незначительных утечек ежегодно теряется 0,1 млн. т. нефти. Большие массы нефти поступают    в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками.

Объем загрязнения   из   этого   источника составляет  2,0 млн. т./год. Со  стоками  промышленности ежегодно попадает  0,5 млн. т. нефти. Попадая в морскую среду, нефть сначала растекается в виде пленки, образуя слои различной мощности. По цвету пленки можно определить ее толщину: 

Внешний вид  Толщина, мкм     Количество нефти, л/ кв. км 

1. Едва заметна      0,038   44 

2. Серебристый  отблеск           0,076   88 

3. Следы окраски      0,152   176 

4. Ярко окрашенные  разводы   0,305   352 

5. Тускло окрашенные   1,016   1170 

6. Темно окрашенные                2,032   2310  

      Нефтяная  пленка изменяет состав  спектра  и  интенсивность   проникновения в воду света. Пропускание света тонкими пленками сырой нефти составляет 1-10%  (280  нм),  60-70%  (400нм).

      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 нефти,   содержащей 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.

3.2. Пестициды. 

      Пестициды составляют  группу  искусственно  созданных  веществ, используемых для  борьбы с вредителями и болезнями растений. Пестициды делятся на следующие группы:  инсектициды  -   для борьбы  с вредными насекомыми,  фунгициды и бактерициды - для борьбы с бактериальными болезнями растений,  гербициды - против сорных растений.

      Установлено, что пестициды уничтожая   вредителей, наносят вред многим полезным организмам и  подрывают здоровье биоценозов. В сельском хозяйстве давно уже стоит проблема перехода от химических (загрязняющих среду) к биологическим (экологически чистым) методам борьбы с вредителями. В настоящее время более 5 млн. т. пестицидов поступает на  мировой рынок. Около 1,5 млн. т. этих веществ уже вошло в состав наземных и морских экосистем золовым и водным путем.

      Промышленное  производство пестицидов сопровождается появлением большого количества побочных продуктов,  загрязняющих сточные  воды. В  водной  среде  чаще других встречаются представители  инсектицидов, фунгецидов    и гербицидов. Синтезированные инсектициды делятся на три основных группы: хлороорганические, фосфорооргани-ческие и карбонаты.

      Хлороорганические инсектициды получаются  путем  хлороирования ароматических и  жидких гетероциклических углеводородов. К ним относятся ДДТ и его  производные, в молекулах которых  устойчивость алифатических и ароматических  групп в совместном присутствии возрастает, всевозможные хлорированные производные хлородиена (элдрин). Эти вещества имеют период полураспада до нескольких десятков лет  и  очень устойчивы  к биодеградации.  В водной среде часто встречаются полихлорбифенилы - производные ДДТ  без  алифатической  части, насчитывающие  210 гомологов и изомеров.  За последние 40 лет использовано более 1,2 млн. т. полихлорбифенилов в производстве пластмасс, красителей, трансформаторов, конденсаторов.

      Полихлорбифенилы (ПХБ) попадают в окружающую среду                         в результате сбросов  промышленных сточных вод и сжигания твердых отходах на свалках.  Последний источник поставляет ПБХ в  атмосферу, откуда  они  с атмосферными осадками выпадают во всех   районах Земного шара.  Так в пробах снега, взятых в Антарктиде, содержание ПБХ составило 0,03 - 1,2 кг./л. 

3.3. Синтетические поверхностно-активные вещества 

.   Детергенты (СПАВ) относятся к обширной группе веществ, понижающих поверхностное  натяжение  воды.  Они входят в состав  синтетических моющих средств (СМС), широко применяемых в быту и промышленности.  Вместе  со сточными водами СПАВ попадают в материковые воды и морскую среду.

      СМС  содержат  полифосфаты натрия, в  которых растворены детергенты, а  также ряд добавочных ингредиентов, токсичных для водных организмов: ароматизирующие вещества, отбеливающие реагенты (персульфаты, пербораты), кальцинированная сода,  карбоксиметил-целлюлоза, силикаты  натрия.

      В  зависимости  от  природы  и  структуры гидрофильной части молекулы СПАВ делятся на анионоактивные, катионоактивные, амфотерные и неионогенные. Последние  не образуют ионов в  воде. Наиболее распространенными среди СПАВ являются  анионактивные вещества.  На их долю приходится более 50% всех производимых в мире СПАВ.

      Присутствие СПАВ в сточных водах промышленности связано  с  использованием  их в таких процессах,  как флотационное обогащение руд, разделение продуктов  химических технологий,  получение полимеров, улучшение условий бурения нефтяных и газовых скважин, борьба с коррозией оборудования. В сельском хозяйстве СПАВ применяется в составе пестицидов. 
 

3.4. Соединения с канцерогенными свойствами. 

      Канцерогенные вещества - это химически однородные соединения, проявляющие трансформирующую  активность  и  способность вызывать канцерогенные,   тератогенные  (нарушение  процессов   эмбрионального развития) или мутагенные изменения в  организмах.  В зависимости от условий воздействия они могут приводить к ингибированию роста,  ускорению старения, нарушению индивидуального развития  и изменению генофонда организмов.  
 

      К веществам, обладающим канцерогенными свойствами, относятся хлорированные  алифатические углеводороды, винилхлорид,                         и особенно, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ).   Максимальное количество  ПАУ в современных данных осадках Мирового океана (более 100 мкг/км массы сухого вещества) обнаружено  в тентонически активных  зонах,  подверженным глубинному термическому воздействию.  Основные антропогенные источники ПАУ  в  окружающей среде  - это пиролиз органических веществ при сжигании различных материалов, древесины и топлива. 

3.5. Тяжелые металлы. 

      Тяжелые металлы (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. Для морских биоценозов наиболее опасны: ртуть,  свинец и кадмий.  Ртуть  переносится  в   океан с материковым стоком и через атмосферу.

      При выветривании осадочных и изверченных пород ежегодно  выделяется  3,5 тыс. т. ртути.  В составе атмосферной пыли содержится около 12 тыс. т. ртути, причем значительная часть - антропогенного происхождения. Около половины годового промышленного производства  этого металла (910 тыс. т./год) различными путями  попадает  в   океан. В районах, загрязняемых промышленными водами, концентрация ртути в растворе и взвесях сильно повышается. При этом некоторые бактерии  переводят  хлориды в высокотоксичную метил ртуть.

      Заражение морепродуктов неоднократно  приводило к ртутному отравлению прибрежного населения. К 1977 году насчитывалось 2800 жертв болезни Миномата, причиной которой послужили отходы предприятий по производству хлорвинила и ацетальдегида, на которых в качестве  катализатора  использовалась хлористая ртуть. Недостаточно очищенные сточные воды предприятий поступали в залив Миномата. 

      Свинец - типичный рассеянный  элемент, содержащийся во всех компонентах окружающей среды: в  горных породах, почве,  природных  водах, атмосфере, живых организмах. Наконец,  свиней  активно рассеивается в окружающую среду в процессе  хозяйственной деятельности  человека. 

      Это  выбросы с  промышленными и  бытовыми стоками,  с дымом          и пылью  промышленных предприятий,  с  выхлопными  газами   двигателей внутреннего сгорания.  Миграционный поток свинца с континента  в океан идет не только с речными стоками, но и через атмосферу. С  континентальной  пылью  океан получает (20-30) т.   свинца в год. 

3.6. Сброс отходов в море с целю захоронения (дампинг). 

      Многие  страны,  имеющие выход к морю,  производят  морское  захоронение  различных материалов и веществ, в частности грунта, вынутого при  дноуглубительных  работах,  бурового  шлака,  отходов промышленности,  строительного мусора,  твердых отходов, взрывчатых и химических веществ,  радиоактивных отходов. Объем захоронений составил около 10% от всей массы загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан.