textarchive.ru

Главная > Документ


Загрязнение почв

Почва, т.е. поверхностный слой земной коры толщиной в несколько десятков сантиметров, обладающий плодородием, образуется из продуктов разрушения горных пород под влиянием климата жизнедеятельности многих поколений растительных и животных организмов.

Почва выступает в роли посредника между атмосферой и гидросферой для всего количества любого загрязняющего вещества, выбрасываемого человеком в воздух. По-этому прежде, чем рассматривать загрязнение гидросферы, необходимо изучить последствия загрязнения почвы. Очень часто загрязнения попадают в гидросферу через литосферу.

Все химикаты, используемые в сельском хозяйстве, можно разделить на минеральные вещества и синтезированные органические соединения. Последние ответственные за то, чтобы избытки отходов сельскохозяйственного происхождения, получаемые в процессе производства или потребления продукции земледелия и животноводства, больше не возвращались на поля, как это было в традиционном земледелии. Эти продукты больше не включаются в природные круговороты веществ, а выбрасываются на свалки, где в результате брожения выделяются токсичные серные и аммонийные соединения, которые обуславливают усиливающиеся загрязнения почв.

Широкое использование искусственных веществ (химических удобрений, пестицидов) ведут к необратимому загрязнению культивированных земель.

Химические удобрения вводят в почву с целью увеличения урожайности сельскохозяйственных культур. Вместе с урожаем изымаются из почвы питательные для растений элементы: азот, фосфор, калий и в меньшей степени сера, кальций, магний и др. микроэлементы. Следовательно, необходимо восстановить их потерю путем внесения в почву фосфатов, нитратов, солей калия и др. в количестве, эквивалентном изъятому с урожаем.

Наиболее часто используемыми химическими удобрениями принято считать: нитрат аммония, нитрат кальция, сульфат аммония и мочевину (последняя превращается в нитраты через посредство бактерий – нитрофикаторов, присутствующих в почве). Фосфор употребляется в виде суперфосфатов (растворимых ортофосфатов). Хлористый калий и сильвинит (двойной хлорид калия и натрия) входят в состав обычных калийных удобрений. С 1945 по 1965 гг. мировое потребление химических удобрений увеличилось в 6 раз. Кроме того, суперфосфаты содержат довольно высокий процент загрязняющих токсичных элементов: мышьяка, кадмия, хрома, меди, свинца, цинка. Многие из этих элементов мало подвижны в почве, где сосредоточены корневые системы растений, в течении многих десятилетий. Таким образом происходит загрязнение ими сельскохозяйственных продуктов.

Поиски максимальной продуктивности земельных массивов приводят к перенасыщению почв химическими удобрениями. Это явление представляет собой новый фактор загрязнения сельскохозяйственных угодий, последствиями которого нельзя пренебречь.

В отличии от всех других загрязняющих веществ пестициды преднамеренно распыляют в естественной среде для уничтожения некоторых паразитов домашних животных или человека и используют в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями различных культур.

Современные пестициды, как правило, являются органическими синтезированными веществами. Их название произошло от английского слова pest, что означает «расхититель, пожиратель».

Пестициды делят на следующие категории: инсектициды, предназначенные для уничтожения вредных насекомых; фунгициды, служащие для уничтожения возбудителей гребных и бактериальных болезней растений; гербициды, позволяющие уничтожать сорняки; родентициды, употребляемые против грызунов; нематоциды, токсичные для червей, вызывающих болезни растений.

Повсеместное использование пестицидов началось в конце второй мировой войны. В 1939 году в Западной Европе было разработано два сильнодействующих инсектицида: ДДТ и ГХЦГ. Через 30 лет после открытия, ДДТ был запрещен. Инсектициды разделяют на три основные группы: минеральные вещества, инсектициды растительного происхождения и органические синтезированные вещества, которые в настоящее время употребляются чаще других.

Современные синтезированные инсектициды токсичны и способны вызвать быстрое отравление насекомых как полезных, так и вредных.

Фунгициды позволяют успешно бороться с возбудителями грибных и бактериальных болезней (ржавчина картофеля и винограда, головня на злаках и др.). Самые старые из известных фунгицидов – соли меди, сера, которые все чаще заменяются органическими соединениями. В настоящее время широко применяют различные ртутьсодержащие и мышьяксодержащие фунгициды, обладающих высокой токсичностью.

Из гербицидов наиболее распространены 2, 4-Д, 2, 4, 5-Т и симазин. Применение 2, 4-Д, 2, 4, 5-Т американской армией во Вьетнаме с целью уничтожения листвы имела 106

катастрофические последствия для фауны, флоры, а также привело к заражению населения.

Симазин используется для прополки кукурузы и других культур. Этот гербицид останавливает фотосинтез, и любое растение не способно фиксировать углекислый газ.

Пестицид, каким бы он ни был, неизбежно вызывает глубокие изменения всей экосистемы, в которую его внедрили. Его действие никогда не бывает однозначным, что вытекает из совокупности экологических свойств, присущим всем пестицидам:

  1. Пестициды в большинстве случаев имеют широкий спектр токсичного воздействия как на виды растений, так и на виды животных. Название фунгициды, гербициды и другие не дают представления о реальном воздействии этих веществ, которое значительно шире.

  2. Пестициды очень токсичны для всех животных.

  3. Пестициды человек использует с целью уничтожения ограниченного числа организмов, составляющих максимум 0,5% общего числа видов, населяющих биосферу, сами же пестициды воздействуют на все живые организмы.

Как правило, используют значительно больше пестицидов, чем необходимо для уничтожения вредителя: преднамеренные излишки обработки полей объясняют "надежностью".

Площади, на которых распыляются пестициды, очень значительны, в Европе они исчисляются десятками миллионов гектаров.

Многие из этих веществ могут сохраняться в земле месяцами и в течение многих лет. Эта стабильность чревата различными отрицательными последствиями, связанными с загрязнениями различных экосистем.

Пестициды распространяются далеко за пределы тех экосистем, где они применяются.

Высокая токсичность пестицидов приводит к загрязнению различной животной и растительной пищи.

Пестициды убивают не только насекомых- вредителей, но и в такой же степени насекомых-опылителей растений, без которых нет ни меда, ни урожая.

Все это побудило токсикологов, экологов, диетологов и агрономов разработать новые, биологические методы борьбы, при которых окружающая среда не загрязнялась бы токсичными веществами широкого спектра действия.

Основная задача при биологической борьбе - всеми средствами сокращать численность каждого вида вредителя, снижать рождаемость вредителя. В основе этой борьбы лежит принцип использования естественных врагов вредителей - паразитов и хищников - для увеличения роста смертности первых. В течение последнего десятилетия наметились новые пути развития биологической борьбы, направленные на уменьшение рождаемости вредных насекомых путем стерилизации особей. Стерильный индивидуум распространяет свое бесплодие в популяции, так как индуцирует его у своего партнера.

Общие понятия о загрязнении гидросферы

Загрязнение континентальных и океанических вод - это проблема наших дней. Водный кризис шунтуя промышленно развитые страны, окраинные моря, развивающиеся примы с засушливым климатом, где сельскохозяйственное производство ограничено отсутствием влаги.

Многочисленны твердые загрязняющие вещества могут растворяться в воде или же во взвешенном состоянии переноситься на огромные расстояния от мест сброса. Вследствие гомогенности водной среды отравляющие вещества оказывают воздействие на все организмы, обитающие ниже по течению реки, а в некоторых случаях и в море,

куда она впадает.

Другая особенность проблемы загрязнения вод состоит в том, что вода содержит относительно небольшое количество растворенного кислорода. С повышением температуры воды содержание кислорода в воде падает, а при одинаковой температуре оно значительно меньше в морской воде, чем в пресной. Кислород относится к лимитирующим факторам для большинства организмов как в пресных, так и в соленых водах. Факторы, сдерживающие развитие организмов из-за недостатка или их избытка по сравнению с потребностями называются лимитирующими,

Относительно низкое содержание кислорода в водной среде чревато опасными последствиями для фауны пресных и морских вод:

пресноводные и морские животные для удовлетворения метаболических потребностей нуждаются в интенсивной циркуляции, которая обеспечивает жабрам контакт с огромным объемом воды, что необходимо для того, чтобы извлечь, достаточна количество кислорода. Это сильно увеличивает риск поглощения летальных (смертельных) доз того или иного токсичного вещества;

морские животные могут ощущать недостаток кислорода, если под воздействием естественных или искусственных факторов температура воды повышается.

Температура служит ограничивающим биотическим фактором в океанических и континентальных водах, так как большинство живущих в них организмов -стенотермные, то есть могут переносить лишь небольшие колебания температур. В связи с этим колебания температуры, выходящие за пределы естественных, могут вызвать катастрофические потрясения в биоценозах водной среды. В частности, тепловое загрязнение, возникающее вследствие сброса теплых вод в реки электростанциями является в настоящее время одной из основных проблем загрязнения окружающей среды.

Среди многочисленных факторов, способствующих загрязнению воды, различают следующие: биологические (микроорганизмы и способные к брожению органические вещества), химические (всевозможные токсичные или изменяющие состав водной среды вещества) и физические (нагревание, радиоактивность).

Биологическое загрязнение вод

Биологическое загрязнение приводит к сильному бактериологическому загрязнению воды, способствует распространению таких серьезных патогенных заболеваний, как тиф, дизентерия, кишечные инфекции.

Кроме городских сточных вод биологическому загрязнению способствуют стоки вод различных предприятий пищевой промышленности: боен, молочных и сахарных заводов, сыроварен и т.д. По загрязнению код органикой целлюлозно-бумажная промышленность стоит на одном из первых мест, так как ЦБК выбрасывает воды, богатые органическими соединениями (глюцидами), обладающими способностями к быстрому брожению. ЦБК средней мощности загрязняет воду в той же степени, что и город с населением 6500/000 жителей.

Органическое загрязнение обычно оценивают биохимическим потреблением кислорода за 5 сут. (БПК5). Это позволяет определить, какое количество кислорода необходимо микроорганизмам-деструкторам для полной минерализации всего нестойкого органического вещества, содержащеюся в одном литре загрязненной воды. В Париже БПК5 равно 70г/сут. на одного человека. Вода считается питьевой, если количество содержащихся в ней органических веществ соответствует БПК5 менее 5мг/л, что намного превышает величину БПК$ для Парижа.

Химическое загрязнение вод

Химическое загрязнение вод происходит в результате выброса в них различных химических соединений, используемых в сельском хозяйстве, а также отходов металлургических и других предприятий.

Такими соединениями, обладающими высокой токсичностью, являются производные ртути. Мировое производство ртути в настоящее время превысило 10 тыс. в год. Кроме того, еще 3 тыс. т ежегодно выбрасывается в атмосферу при сжигании ископаемого топлива. Около 20% этого количества находит применение в промышленности, остальное же попадает в окружающую среду. Ежегодно реки приносят в океан около 5 тыс. т ртути.

Загрязнение континентальных и океанических вод углеводородами - одно из основных видов загрязнения гидросферы современным цивилизованным обществом. Тот факт, что сущее ту юг районы моря, где нефтеналивным судам разрешено сбрасывать воду после промывки танков, попирает все основы океанографии. В некоторых районах морей, несмотря на обилие рыбы, ее невозможно употреблять в пищу из-за неприятного вкуса, который придает ей нефть. Основным источником загрязнений океанической среды является перевозка нефти, аварии на подводных скважинах и на нефтеналивных судах, а также на нефтяных разработках в открытом море.

Существует мнение различных авторов, что в Мировой океан из различных источников в результате деятельности человека попадает 5 млн. т нефти в год. Поскольку одна тонна нефти, растекаясь по поверхности океана, занимает площадь 12 кв. км, то, вероятно, Мировой океан уже давно покрылся бы тонкой поверхностной пленкой углеводородов.

Континентальные воды также сильно загрязнены углеводородами. Это сточные воды нефтеперегонных заводов, смена масла в автомобилях, утечки масла из картеров, расплескивание бензина и дизельного топлива я момент заправки автомобилей. Кроме того, бензин придает воде неприятный вкус даже при очень малых концентрациях в ней. Следует отметить, что воды всех рек в промышленных странах содержат углеводороды. Так, Рейн в своем нижнем течении переносит около 12 тыс. нефтепродуктов в день. Очередным загрязнителем являются моющие средства, которые содержат малотоксичные поверхностно-активные вещества, и отбеливающие реагенты (персульфаты, пербораты).

Производство и использование пестицидов - опасный источник загрязнения морских и континентальных вод. Другой источник загрязнения прибрежных и континентальных вод - обработка инсектицидами огромных площадей, осуществляемая с воздуха. Обработка пестицидами лесов и сельскохозяйственных культур приводит к накоплению в поверхностных слоях почв токсичных веществ, которые попадают в водоносный слой или выносятся в реки дождевой эрозией. Так, хлорорганические пестициды были обнаружены в морских организмах, потому что первые поглощаются нефтью, которой загрязнены реки, моря и океаны.

Технологическая цивилизация иногда намеренно, иногда случайно, выбрасывает в воды огромное количество синтетических веществ. В нити дни пластмассы являются одним из самых распространенных веществ, загрязняющих моря. Сознательный сброс в океан высокотоксичных отходов можно объяснить тем, что от них хотят избавиться. Конечно, эти отходы помещены в герметические контейнеры, но агрессивная соленая вода рано или поздно растворит материал контейнером и произойдет загрязнение океана. Так, 18 августа 1970 г. американские солдаты опустили на дно Мексиканского залива контейнеры, содержащие много миллионом тонн боевого отравляющего вещества сарина - сверхтоксичного сложного фосфорного эфира.

Экологические последствия химического загрязнения природных вод

При органическом загрязнении вод никакой вид рыб, никакое беспозвоночное, обитаюшее в чистой воде, не могут выжить в зараженной зоне.

Для озёр, болот, прудов и других стоячих вил характерны большая площадь поверхности и небольшая скорость движения воды. В связи с этим смена воды и её обогащение кислородом происходит очень медленно. Все озера неизбежно исчезнут с лица Земли вследствие поступления продуктов эрозии, приносимых впадающими в них реками, а также бурного развития водной растительности и других организмов, вселяющих данный фитоценоз. Этот процесс, называемый эвтрофикацией, происходит результате повышения продуктивности вод озера и спит с увеличением количества питательных веществ, в частности; фосфатов и нитратов, что способствует быстрому осту водных растений. При этом постепенно ускоряется седиментация, т.е. озеро уменьшается, затягивается илом и постепенно исчезает.

В естественных условиях эвтрофикациня происходит очень медленно, в масштабе геологических эпох.

Процесс обогащения озёрных или морских вод минеральными солями также называется эвтрофикацией.

Человек ускоряет эвтрофикацию, так как сбрасывает в озёра и закрытые моря значительные количества органических веществ, способных к брожению, а также сточных вод, богатых фосфатами (моющие средства, химические удобрения) и

нитратами.

Сегодня все большие альпийские озёра и самая большая в мире экосистема Великих озёр находится под угрозой или на пути к ускоренной эвтрофикации. В состоянии полной эвтрофикации озёрная система, так же как и текучие воды, перенасыщенные органическими отходами, уже полностью заражены и совершенно безжизненны.

При химическом загрязнении многие пестициды, в частности, все гербициды, токсичны для фитопланктона, что приводит к снижению численности рыб. Кроме того, рыбы чувствительны к некоторым загрязняющим веществам, что связано с особенностями их жаберной циркуляции. Пестициды (даже такие безопасные, как аминотриазол) воздействуют на гонады и стерилизуют животных.

При загрязнении морских вод углеводородами (нефть) часто гибнет икра и молодь. При использовании моющих средств для очистки морских вод от нефти гибнут моллюски, мидии, крабы, креветки и другие обитатели моря.

В настоящее время Ла-Манш, Северное и Средиземное моря, всё в большей степени загрязняемые нефтью, постепенно становятся непригодными для обитания морских птиц. Так, было подсчитано, что ежегодно от 20000 до 50000 особей, представителей 50 видов (из которых 14 утиных), населяющих побережье Нидерландов, становятся жертвами этого катастрофического загрязнения. В Великобритании погибают до 250 000 птиц в год.

После улетучивания более лёгких фракций, оставшаяся в море нефть подвергнется разложению с помощью бактерий (биодеградация). Различные виды углеводород, входящие в состав нефти, разлагаются аэробными бактериями и грибами, которые еще полностью не изучены. Эта микрофлора разлагает нефть на составляющие, токсичности которых ещё почти не исследована. Процесс бактериального воздействия длится в течение многих недель или месяцев, затем образуются миг I ним Он I ума диаметром до 10 см, дрейфующие по поверхности океана.

Прожорливые морские рыбы заглатывают эти комочки, накапливают значительные количества токсичных веществ, которые, продвигаясь по пищевым цепям, могут дойти до человека и отравить его.

На примере загрязнения ртутью видно, какие ужасные последствия имеет пагубное влияние современной технологии на биосферу. Вследствие того, что некоторые производные ртути распадаются с помощью бактерий (биодеградируют) очень слабо, ртуть имеет тенденцию накапливаться в организмах живых существ.

В работах японских и шведских учёных было доказано, что ртуть, сбрасываемая в воду в составе органических или минеральных соединений, неизбежно превращается в метил-ртуть, которая очень слабо биодеградирует. Последняя накапливается в различных организмах, входящих в зараженную трофическую цепь. Человека, отравленного метил - ртутью, поражает болезнь Миномата по названию японской бухты, воды которой содержали это соединение, впервые обнаруженное в 1953 г. Тогда эта болезнь поразила рыбаков, основную пищу которых составляли продукты моря.

Для этой болезни характерны нарушение сенсорной и моторной функций организма, сужение поля зрения, ухудшение слуха, потеря разума. Из 116 зарегистрированных случаев 43 имели летальный исход.

Загрязнение озёрных и морских экосистем метил - ртутью отмечается не только в Японии, но и на северном побережье Средиземноморья, в прибрежных районах Нидерландов и Швеции, а также в некоторых канадских озёрах. Причём, источник неизвестен.

Кроме того, загрязнение ртутью, как и любое загрязнение, имеет множество опасных последствий. Так, у не болевших женщин из района Миномата родились дети с серьёзными врожденными аномалиями.

Тепловое загрязнение

При тепловом загрязнении вод (выбросе тепла в окружающую среду) происходит разрушение биоценозов. Тепловое загрязнение возникает, когда ископаемое топливо и расщепление урана добавляют тепло к солнечной радиации. Основной источник теплового загрязнения вод - производство электроэнергии, хотя в некоторых районах сталелитейные и другие отрасли тяжёлой промышленности также могут в значительной степени способствовать этому загрязнению.

При этом происходит сброс тёплой воды в пресноводную или морскую среду, и повышается температура природных вод.

Повышение температуры способствует гибели водорослей с высокими пищевыми свойствами (для беспозвоночных и позвоночных) и увеличению водорослей с низкими аналогичными свойствами, поэтому видовое разнообразие и количество беспозвоночных сокращается.

К беспозвоночным относятся вислоногие рачки (дафнии), как пресноводные, так и морские, гаммариды, последние составляют важную часть питания молоди лососевых рыб, личинки различных насекомых (пища для рыб), моллюски и другие. Морские беспозвоночные более уязвимых к тепловому загрязнению. Причем, фауна теплых морей более чувствительна, чем фауна холодных, так как обитатели теплых морей живут при температурах, близких к максимуму, который они могут выдержать в отличие от представителей фауны морей высоких или умеренных широт.

Что касается рыб, то для них существует верхняя летальная температура (ВЛТ). Это тот предел, выше которого рыбы гибнут от избытка тепла. По аналогии существует и нижняя летальная температура (НЛТ). Допустимый интервал лежит между этими границами. Причем НЛТ можно повысить, если рыбы будут находиться в течение некоторого времени под воздействием определенной температуры, называемой температурой акклиматизации. Так для плотвы ВЛТ повышается на один градус каждый раз, когда температура акклиматизации, увеличивается на три градуса. Однако существует предел температуры, выше которого акклиматизация невозможна, то есть происходит мгновенная смерть. Предел температуры акклиматизации для плотвы равен 34" С, для кеты 23,9° С. Вообще говоря, лососевые - стенотермные рыбы: они могут приспособиться только к небольшим изменениям температуры.

Изучение теплового загрязнения континентальных вод показывает, что изобилие рыб наблюдается при благоприятной температуре для каждого вида и количество рыбы уменьшается при температуре выше благоприятной. Причем ВЛТ у икринок и молоди рыб ниже, чем у взрослых особей, поэтому тепловое загрязнение губительно для нерестилищ рыб, особенно лососевых.

Для костных рыб, имеющих большое промысловое значение, любое повышение температуры чревато понижением пищевого ритма, более медленным приростом массы, более ранним половым созреванием и началом вымета икры, а также меньшей продолжительностью жизни. Так, верхняя граница долголетия лещей из озер Карелии 18 лет, тогда как в Каспийском море продолжительность жизни индивидуумов более 10 лет- редкое исключение.

Изучение влияния теплового загрязнения на рыб заставило службы защиты окружающей среды различных стран определить нормы температуры для континентальных вод. Эти органы призывают ограничить повышение температуры зимой до 5-6° С, ибо любое сильное повышение температуры отрицательно влияет на лососевых и других видов рыб. В США максимальная температура воды зимой не должна превышать 15°С, а летом 21 °С градус для лососевых и 26°С для карповых,

Наконец, гибель большего числа рыб может быть связана с механическим шоком, вызванным сбросом вод, охлаждающих системы атомных и тепловых электростанций. Организмы, обитающие в районе станции, смываются и наталкиваются на решетки и другие заградительные устройства станции или внутренние узлы цепи охлаждения.



Скачать документ

Похожие документы:

  1. ЭКОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА Лекция 1 История и предмет экологии человека

    Лекция
    ... Лекция 1. История и предметэкологии человека Человек является частью живой ... , а средой – все природные и социальные процессы. Предметомэкологии человека является отношение человека и среды ...
  2. ЭКОЛОГИЯ Учебно-методический комплекс дисциплины

    Учебно-методический комплекс
    ... природы. Тематическое содержание курса Введение Предметэкологии, основные задачи, ее связь с другими ... экологии как науки. Экология как наука, история развития. Структура, предмет, методы современной экологии. Связь экологии ...
  3. Экология как наука на современном этапе эволюции человеческого общества Шмаль А Г

    Обзор
    ... сформулировать понятия об объекте и предметеэкологии. Исторически первыми экологическими проблемами ... экологии определить предметэкологии. С учетом сформулированного подхода к определению объекта и предмета в философском плане, предметомэкологии ...
  4. Глава i предмет экологии методы и задачи экологии план

    Лекция
    ЛЕКЦИЯ 1 Глава I. Предметэкологии. Методы и задачи экологии План 1. Расширенное понимание предметаэкологии 2. Разделы экологии 3. Различие между понятиями ...
  5. Глава i предмет экологии методы и задачи экологии план

    Лекция
    ЛЕКЦИЯ 1 Глава I. Предметэкологии. Методы и задачи экологии План 1. Расширенное понимание предметаэкологии 2. Разделы экологии 3. Различие между понятиями ...

Другие похожие документы..