ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОДЫ

Загрязнение воды - это понижение ее качества в результате попадания в реки, ручьи, озера, моря и океаны различных физических, химических или биологических веществ. Загрязнение воды имеет много причин.

Сточные воды

Промышленные стоки, содержащие неорганические и органические отходы, нередко спускаются в реки и моря. Ежегодно в водные источники попадают тысячи химических веществ, действие которых на окружающую среду заранее не известно. Сотни из этих веществ представляют собой новые соединения. Хотя промышленные стоки во многих случаях подвергаются предварительной очистке, они все-таки содержат токсичные вещества, которые трудно обнаружить.

Бытовые сточные воды, содержащие, например, синтетические моющие средства, в конце концов попадают в реки и моря. Удобрения, смываемые с поверхности почвы, попадают в водостоки, ведущие к озерам и морям. Все эти причины приводят к сильному загрязнению воды, особенно в замкнутых бассейнах - озерах, заливах и фьордах.

Твердые отходы. Если в воде находится большое количество взвешенных твердых веществ, они делают ее непрозрачной для солнечного света и тем самым препятствуют процессу фотосинтеза в водных бассейнах. Это в свою очередь вызывает нарушения в цепи питания в таких бассейнах. Кроме того, твердые отходы вызывают заиливание рек и судоходных каналов, что приводит к необходимости частого проведения дноуглубительных работ.

Эвтрофикация. В промышленных и сельскохозяйственных сточных водах, которые попадают в водные источники, велико содержание нитратов и фосфатов. Это приводит к пересыщению удобряющими веществами замкнутых водоемов и вызывает в них усиленный рост простейших микроорганизмов - водорослей. Особенно сильно разрастается сине-зеленая водоросль. Но, к сожалению, она несъедобна для большинства видов рыб. Разрастание водорослей приводит к поглощению из воды большего количества кислорода, чем может естественно образовываться в ней. В результате происходит увеличение ВПК такой воды. Попадание в воду биологических отходов, например древесной целлюлозы или необработанных канализационных вод, также приводит к повышению ВПК. Другие растения и живые существа не могут выжить в такой среде. Однако в ней сильно размножаются микроорганизмы, способные разлагать мертвые растительные и животные ткани. Эти микроорганизмы поглощают еще больше кислорода и образуют еще больше нитратов и фосфатов. Постепенно в таком водоеме значительно уменьшается число видов растений и животных. Наиболее важными жертвами происходящего процесса оказываются рыбы. В конце концов, уменьшение концентрации кислорода в результате разрастания водорослей и микроорганизмов, разлагающих мертвые ткани, приводит к старению озер и их заболачиванию. Этот пропесс называется эвтрофикацией.

Классическим примером эвтрофикации является оз. Эри в США. За 25 лет содержание азота в этом озере повысилось на 50%, а содержание фосфора - на 500%. Причиной послужило главным образом попадание в озеро бытовых сточных вод,

содержащих синтетические моюшие средства. Синтетические моющие средства содержат много фосфатов.

Очистка сточных вод не дает необходимого эффекта, поскольку позволяет удалять из воды только твердые вещества и лишь небольшую долю растворенных в ней питательных веществ.

Токсичность неорганических отходов. Сброс промышленных сточных вод в реки и моря приводит к повышению в них концентрации токсичных ионов тяжелых металлов, например кадмия, ртути и свинца. Существенная их часть поглощается или адсорбируется определенными веществами, и это иногда называют процессом самоочищения. Однако в замкнутых бассейнах тяжелые металлы могут достигать опасно высоких уровней.

Наиболее известный случай такого рода произошел в заливе Минамата в Японии. В этот залив сбрасывались промышленные сточные воды, содержащие ацетат метил - ртути. В результате ртуть стала попадать в цепь питания. Она поглощалась водорослями, которые поедали моллюски; моллюсками питались рыбы, а рыба употреблялась в пищу местным населением. Содержание ртути в рыбе оказалось настолько высоким, что это привело к появлению детей с врожденными уродствами и к смертельным случаям. Это заболевание получило название болезни Минамата.

Большую озабоченность вызывает также повышение уровня нитратов, наблюдаемое в питьевой воде. Высказывается мнение, что высокое содержание нитратов в воде может приводить к возникновению рака желудка и являться причиной повышенной детской смертности.

Микробиологическая загрязненность воды. По данным Международной организации труда, 70% населения земного шара пользуется некачественной водой. Эта проблема особенно остро стоит в развивающихся странах. Приблизительно 90% всех сельских жителей постоянно пользуются для питья и купания загрязненной водой. По оценкам Всемирной организации здравоохранения 80% заболеваний в мире обусловлены недостаточным качеством и антисанитарным состоянием воды. Из-за этого возникают такие заболевания, как холера, тиф, малярия, паразитарный цирроз (глистное заболевание) и проказа. От заболеваний, связанных с антисанитарным состоянием воды, на земном шаре страдает около 500 млн. людей.

Например, сотни миллионов людей подвержены заболеванию, называемому трахомой, которое нередко приводит к слепоте. Трахома особенно распространена среди маленьких детей в развивающихся странах с засушливым климатом, таких, как Эфиопия. Когда ребенок плачет, слезы сбегают по щекам и, высыхая, оставляют следы содержащейся в них соли. Насекомые, например эфиопские слепни, питаются этой солью и откладывают на ней яйца. Истощенные недоеданием дети не имеют достаточно сил, чтобы отогнать мух. Мухи откладывают у них на лице яйца, а из них вылупляются личинки, которые разъедают глаза. Если бы дети достаточно хорошо питались, чтобы иметь силу отгонять мух, или если бы они имели чистую воду, чтобы смывать с лица соль и яйца насекомых, они бы не заболевали трахомой. Следует отметить, что на решение этой проблемы достаточно затратить всего лишь несколько пенсов в расчете на каждого ребенка.

Однако проблема загрязненности воды и ее антисанитарного состояния не ограничивается развивающимися странами. Четвертая часть всего Средиземноморского побережья считается опасно загрязненной. Согласно отчету о загрязнении Средиземного моря, опубликованному в 1983 г. в рамках Программы охраны окружающей среды ООН, употребление в пищу выловленных там моллюсков и омаров небезопасно для здоровья. В этом регионе распространены тиф, паратиф, дизентерия, полиомиелит, вирусный гепатит и пищевые отравления, периодически возникают вспышки холеры. Большинство этих заболеваний вызывается сбросом в море неочищенных сточных вод. По имеющимся оценкам, 85% отходов из 120 прибрежных городов сбрасывается в Средиземное море, в котором купаются и ловят рыбу отдыхающие и местные жители. Между Барселоной и Генуей на каждую милю береговой линии приходится приблизительно 200 тонн сбрасываемых отходов в год.

В 1980 г. Алжир, Египет, Франция, Монако, Тунис и Турция приняли международное соглашение по борьбе с наиболее серьезными источниками загрязнения Средиземного моря. Стоимость этого проекта составляет 6 млрд. фунтов стерлингов. Соглашение вступило в силу с 1983 г.

Пестициды

Наиболее токсичными пестипидами являются галогенопроизводные углеводородов, например ДДТ и полихлорированные бифенилы. (Химия этих соединений обсуждается в гл. 16.) Хотя ДДТ запрещен к применению уже во многих странах, в иных странах он еще продолжает применяться, и приблизительно 25% используемого количества этого вещества достигает моря. К сожалению, эти галогенопроизводные углеводородов химически устойчивы и не разлагаются микроорганизмами. Поэтому они накапливаются в цепи питания. ДДТ может уничтожать все живое в масштабе целых речных бассейнов; он также препятствует размножению птиц.

Утечка нефти

Только в США ежегодно происходит приблизительно 13000 случаев утечки нефти. В морскую воду ежегодно попадает до 12 млн. т нефти. В Великобритании ежегодно выливается в канализацию свыше 1 млн. т использованного машинного масла.

Нефть, пролитая в морскую воду, оказывает много неблагоприятных воздействий на жизнь моря. Прежде всего гибнут птицы тонут, перегреваются на солнце или лишаются пищи. Нефть ослепляет живущих в воде животных - тюленей, нерпу. Она уменьшает проникнование света в замкнутые водоемы и может повышать температуру воды. Это особенно губительно для организмов, способных существовать только в ограниченном интервале температур. Нефть содержит токсичные компоненты, например ароматические углеводороды, которые губительно действуют на некоторые формы водной жизни даже в таких концентрациях, как несколько миллионных долей.

Кислотные дожди

Вообще говоря, кислотным является любой дождь, однако этот термин применим только в том случае, если pH дождевой воды меньше 5,6. В ФРГ, Скандинавии и Северной Америке случались дожди, в которых pH опускался до 4,0. Кислотные дожди возникают в результате попадания в атмосферу отработанных газов, выпускаемых металлургическими предприятиями, тепловыми электростанциями, нефтеперерабатывающими заводами, а также другими промышленными предприятиями и автомобильным транспортом. Эти газы содержат оксиды серы и азота, которые соединяются с влагой и кислородом воздуха и образуют серную и азотную кислоты. Затем эти кислоты выпадают на землю — иногда на расстоянии многих сотен километров от источника загрязнения атмосферы. В таких странах, как Канада. США, ФРГ, ГДР и Чехословакия, тысячи рек и озер остались без растительности и рыбы. Дело усложняется тем, что вода с низким pH способна выщелачивать (т. е. растворять) из грунта токсичные минералы, в том числе содержащие алюминий и такие тяжелые металлы, как кадмий и ртуть. Эти вещества малорастворимы в нейтральной воде и в обычных условиях не представляют опасности.

Как диоксид серы, так и диоксид азота могут быть удалены из отработанных газов, выпускаемых промышленными предприятиями, путем промывки, но их практически полное удаление обходится очень дорого. В настоящее время во многих промышленно развитых странах вводится или ужесточается законодательство, обеспечивающее снижение содержания диоксида серы и диоксида азота в выпускаемых газах до более приемлемого уровня. Например, в 1984 г. комиссия Европейского экономического сообщества рекомендовала снизить к 1995 г. содержание в выпускаемых газах диоксида серы на 60%, а оксидов азота-на 40%.

Другие формы загрязнения

К ним относятся радиоактивное и тепловое загрязнения. Главным источником радиоактивного загрязнения моря являются слабоактивные отходы, удаляемые с атомных электростанций (см. разд. 1.3). Одной из наиболее важных проблем, возникающих в связи с этим загрязнением, является то, что морские организмы, например водоросли, накапливают, или концентрируют, радиоактивные изотопы.

Тепловое загрязнение воды вызывается тепловыми или атомными электростанциями. Тепловое загрязнение вносится в окружающие водоемы отработанной охлаждающей водой. В результате повышение температуры воды в этих водоемах приводит к ускорению в них некоторых биохимических процессов, а также к уменьшению содержания кислорода, растворенного в воде (см. разд. 6.2). Это вызывает быстрые и нередко очень существенные изменения в биологической среде поблизости от электростанций. Происходит нарушение тонко сбалансированных циклов размножения различных организмов. В условиях теплового загрязнения, как правило, наблюдается сильное разрастание водорослей, но вымирание других живущих в воде организмов.