Основные экологические последствия загрязнения гидросферы и пути их преодоления на глобальном и бытовом уровне

Водная оболочка планеты Земля, содержащая всю химически не связанную воду (озера, реки, моря, океаны, ледники, снежный покров, подземные воды, атмосферные пары) – это гидросфера. Глобальная проблема настоящего времени — загрязнение гидросферы.

Главные экологические последствия загрязнения гидросферы

Загрязнение гидросферы приводит к неблагоприятным экологическим последствиям как пресноводных экосистем, так и мирового океана. Это нарушение их устойчивости, мутагенез и канцерогенез, красные приливы, эвтрофикация вод и нехватка пресной воды.

Нарушение экосистем

Уязвимость экосистем гидросферы возникает вследствие их неспособности противостоять негативным воздействиям окружающей среды. Основной причиной возникновения нарушений экосистем является разбалансированность круговорота веществ в гидросфере из-за несогласованной деятельности отдельных групп организмов.

Нарушения в экосистемах зависят от внутренних причин саморазвития составляющих гидросферы и внешних, связанных с изменениями в окружающей среде. Внешние причины являются основным фактором, влияющим на динамику экосистем, и имеют два направления — естественное и неестественное.

Естественное внешнее воздействие, приводящее к нарушению экосистем гидросферы, связано с существованием нашей планеты. Основные факторы:

• гидрологические;
• климатические;
• геоморфологические;
• геологические.

Неестественное направление связано с антропогенной деятельностью человека. В результате поступления в природную среду гидросферы загрязняющих веществ и отходов производственной деятельности в экосистемах могут произойти нарушения и изменения:

• физико-химических параметров среды обитания;
• структуры и химического состава биоценозов водной среды;
• естественных процессов самоочищения;
• круговорота веществ в гидросфере.

Стойкие вещества загрязнителей распространяются в природных ландшафтах водной среды, накапливаются в организмах ее обитателей, что приносит вред экосистеме и здоровью человека.

Вследствие нарушения (изменения какого-либо фактора) в экосистеме гидросферы неподготовленный к новым условиям вид может ожидать один из вариантов:

• миграция;
• адаптация;
• вымирание.

Появление мутагенеза и канцерогенеза

В результате всестороннего антропогенного воздействия на гидросферу возрастает загрязнение водных систем. В них накапливаются химические компоненты, которые при взаимодействии в водной среде способны образовывать мутации (изменения наследственных свойств), которые негативно влияют на жизнеспособность организмов. К мутагенам относятся:

• биологические (болезнетворные микроорганизмы, бактерии, вирусы);
• физико-химические (асбест, волокна);
• физические (протоны, нейтроны, радионуклиды, гамма- и рентгеновские лучи).

В составе гидросферы наибольшее мутагенное действие оказывают пестициды и соли тяжелых металлов (марганец, никель).

Мутагены одновременно бывают и канцерогенами.

Природные источники канцерогенов – геохимические процессы, вулканическая деятельность, коксохимические явления.

Источниками поступления канцерогенных соединений в водную среду являются:

• разливы нефти;
• захоронения контейнеров с радиоактивными отходами;
• сточные воды;
• выбросы двигателей судов.

Цветение вод и красные приливы

Изменение климата и антропогенная деятельность человека привели к явлению глобального характера — в период бурного цветения водорослей наблюдается феномен, названный красным приливом. Поверхность воды приобретает кроваво-красный цвет за счет скопления гигантского количества фитопланктона (в переводе с греческого — блуждающее растение). Такие приливы наблюдаются в прибрежных водах всех континентов, кроме Антарктиды.

Явление возникает ближе к осени. Его связывают с содержанием в морской воде повышенного содержания нитратов и фосфатов. Распространению красных приливов способствуют кислотные дожди.

Основные последствия цветения вод:

• гибель морских рыб, птиц, млекопитающих и организмов;
• дефицит кислорода в воде;
• образование аммиака и сероводорода.

Красные приливы представляют опасность для здоровья и жизни людей, употребивших в пищу моллюски-фильтраторы (гребешки, устрицы, мидии). Токсины микроводорослей также аккумулируются в креветках и крабах.

Известно порядка 40 видов водорослей, продуцирующих токсины, среди 300, вызывающих цветение воды.

Эвтрофикация вод

Явление связано с загрязнением вод биогенными веществами — фосфором и азотом, которые продуцируют бурный рост сине-зеленых водорослей. Эвтрофирование водоемов резко ухудшает физико-химические свойства воды. Массовое отмирание водорослей накапливает на днищах водоемов тонны разлагающихся веществ, на что расходуется почти весь запас растворенного в воде кислорода. Следствие — массовая гибель рыб и других обитателей среды. Использованная местными жителями вода из эвтрофированных источников может вызвать вспышку желудочно-кишечных заболеваний.

Дефицит пресной воды

Пресные воды на земном шаре распределены неравномерно, что приводит более половины населения планеты к «водному голоду». Основная причина дефицита пресной воды — постоянный рост водопотребления из-за увеличения прироста населения и развития экономики. Нехватка питьевой воды связана со следующими проблемами:

• недостаточностью возобновления водных ресурсов из-за плохого состояния экосистем гидросферы;
• увеличением неэффективного водопользования;
• антропогенной деятельностью человека;
• изменениями климата.

Пути решения проблем

Основная задача — сведение к минимуму или полное недопущение загрязнения экосистем гидросферы. С этой целью применяют мероприятия глобального и государственного масштаба, направленные на сокращение общего потребления воды и уменьшение сброса сточных вод, а также используют меры, принимаемые каждым человеком на бытовом уровне.

На государственном и глобальном уровнях решение проблем загрязнения гидросферы включает:

• использование прогрессивных методов (безотходные технологии, оборотные системы);
• обеспечение полной очистки сточных вод;
• правильную утилизацию отходов.

Безотходные и безводные технологии

Требования к качеству воды для большинства производств менее жесткие, чем к составу сточных вод, поэтому их выгоднее направлять на повторное использование, чем подвергать очистке. В таких случаях применяется безводная и безотходная технологии производства. Это метод использования природных ресурсов, обеспечивающий защиту окружающей среды. Основные принципы:

• цикличность материальных потоков;
• рациональная организация;
• ограниченное воздействие на окружающую среду;
• комплексное использование ресурсов;
• системный подход.

Безотходная технология основана на создании оборотного водоснабжения (замкнутого цикла).

Оборотные системы водоснабжения

Представляют собой замкнутые системы водоснабжения, исключающие сброс стоков в водоемы.

Работа замкнутых систем водоснабжения основана на многократном использовании сточных вод на промышленных предприятиях. После проведения технологического процесса вода соответствующим образом обрабатывается и снова направляется для производственных нужд.

Система оборотного водоснабжения может быть единой для всего предприятия или установлена циклами для отдельных цехов или их групп. Требования к воде различны в зависимости от профиля предприятия. Общее правило — освобождение от взвешенных примесей.

Очистка и обеззараживание вод

С целью защиты водного бассейна от загрязнения проводится цикл мероприятий по очистке сточных вод:

• от механических частиц (включает процеживание, отстаивание, фильтрацию);
• от маслосодержащих примесей (применяют нефтеловушки, флотацию);
• от органических веществ (используют метод адсорбции, для высокой степени очистки — ультрафильтрации и метод обратного осмоса);
• от ионов металлов, радиоактивных веществ, цианистых соединений, ртути, мышьяка (способ ионного обмена).

Обеззараживание выполняется с применением коагулянтов-реагентов (озонирование, хлорирование и др.), полимерных антисептиков, ультрафиолетового излучения, ультразвука.

Правильная утилизация и переработка отходов

Главная задача — оздоровление окружающей среды, включая гидросферу, резкое снижение загрязнения и мутации посредством применения безотходных, экологически чистых технологий, предусматривающих выпуск продукции из отходов.

Важная роль отводится правильной переработке твердых промышленных и коммунальных отходов.

Основные современные методы:

• утилизация отработанных мусорных полигонов способом рекультивации;
• применение усовершенствованных технологических процессов (пиролиз, биотермическое компостирование, анаэробная переработка);
• рециклизация отходов в процессе их образования.

Для нейтрализации токсичных отходов существуют безотходные, экологически чистые технологии: трансмутационные, биобактериальные, резонансные, синергетические, нейтрализационные, термические, композиционные.

Какие меры может предпринять человек для решения проблемы на бытовом уровне

Ответственность за чистоту гидросферы касается каждого жителя планеты. Для реализации существует два способа: экономия водных ресурсов и охрана от загрязнения.

Что можно предпринять:

• ограничение потребления воды способом изменения привычек и своего сознания (установка в квартирах счетчиков, уменьшение струи воды, применение водосберегающих насадок, содержание приборов в исправном состоянии, повторное использование воды, максимальная загрузка бельем стиральной машины при совершении одной стирки);
• разумное использование синтетических моющих и чистящих средств, их замена на экологические вещества, содержащие натуральные компоненты;
• сортировка мусора;
• постепенное избавление от применения пластиковой тары;
• полив садово-огородных участков дождевой или вторично использованной водой;
• применение экологических удобрений;
• незамусоривание водоемов;
• принимать участие в региональных мероприятиях по очистке водоемов и прилежащих территорий.