РЕФЕРАТ
по биоэкологии
на тему:
«Загрязнение грунтовых вод»
Выполнил:
http://eco9571.narod.ru
Преподаватель: __________
Санкт-Петербург, 2001 г.
Введение
За последние несколько десятилетий грунтовые воды стали одним из
важнейших ресурсов. Обычно, за редким исключением, они обладали прек-
расным качеством и без всякой очистки удовлетворяли требованиям стан-
дартов по питьевой воде. К несчастью, случаи загрязнения высококачест-
венных грунтовых вод ядовитыми веществами становятся все более часты-
ми. В результате появляются серьезные заболевания, колодцы закрывают.
Загрязнение грунтовых вод было признано в 1980-х гг. одной из важней-
ших экологических проблем, которая сохранилась и в 1990-х гг. и, несо-
мненно, сохранится и в будущем.
1. Источники загрязнения грунтовых вод
Инфильтруясь и просачиваясь сквозь почву, вода уносит с собой в
грунтовые воды все растворимые в ней вещества. Почва не может задер-
жать их. Следовательно, любое химическое вещество, примененное, разме-
щенное, разлитое, рассыпанное на земле или попавшее в нее, может заг-
рязнить грунтовые воды.
В настоящее время основными источниками загрязнения грунтовых вод
признаны:
- неправильно устроенные свалки и другие хранилища ядовитых ве-
ществ, откуда они могут просачиваться в грунтовые воды;
- протекающие подземные резервуары и трубопроводы. Особую проблему
составляет утечка бензина из резервуаров на АЗС;
- пестициды и удобрения, применяемые на полях, газонах, в садах;
- соль, которой посыпают дороги при гололеде;
- мазут, применяемый на дорогах для связывания пыли;
- излишки применяемых в хозяйстве сточных вод и канализационного
ила;
- утечки при транспортировке.
Hеприспособленные хранилища, а также использование пестицидов
представляют собой наиболее распространенные источники угрозы для
грунтовых вод.
2. Ядохимикаты, их опасность
Hаибольшую проблему при загрязнении грунтовых вод создают некоторые
ядохимикаты, с трудом выявляемые из-за их очень низких концентраций,
но способные постепенно накапливаться в организме, вызывая многочис-
ленные расстройства здоровья, в том числе рак.
Большинство ядохимикатов принадлежат к одному из двух классов: тя-
желым металлам или синтетическим органическим соединениям.
1. Тяжелые металлы.
Тяжелыми металлами называют химические элементы-металлы, у которых
в чистом виде высокая плотность, например свинец, олово, мышьяк, кад-
мий, ртуть, хром, медь, цинк. Они широко используются в промышленнос-
ти, однако чрезвычайно ядовиты. Их ионы и некоторые соединения раство-
римы в воде и могут попасть в организм, где, взаимодействуя с рядом
ферментов, подавляют их активность. Т.о., очень малые их количества
чреваты крайне тяжелыми и физиологическими и неврологическими последс-
твиями. Особенно хорошо известны умственная отсталость, вызываемая
свинцовым отравлением, а также психические аномалии и врожденные
уродства при ртутных отравлениях.
2. Синтетические органические соединения.
Все сложные молекулы в составе растительных и животных организмов -
это природные органические вещества. Помимо них люди научились полу-
чать сотни тысяч органических (в основе которых лежит углерод) соеди-
нений, используемые для производства пластмасс, синтетических волокон,
искусственного каучука, лакокрасочных покрытий, растворителей, пести-
цидов, защитных покрытий для дерева и многих других изделий химической
промышленности. Такие вещества называют синтетическими органическими
соединениями.
Многие из них настолько напоминают природные, что могут усваиваться
организмом и взаимодействовать с некоторыми ферментами и другими сис-
темами. Организм, однако, может оказаться неспособным разлагать их или
включать в метаболизм иным путем, т.е. они небиодеградирующие. В ре-
зультате они нарушают его функционирование. При определенных дозах
возможны острое отравление и смерть. Однако и небольшие дозы, получае-
мые на протяжении длительного периода, приводят к весьма неприятным
эффектам, например канцерогенному (развитие рака), мутагенному (появ-
ление мутаций) и тератогенному (врожденные дефекты у детей). Кроме то-
го, они могут вызвать серьезные заболевания печени и почек, бесплодие
и многие другие физиологические и неврологические расстройства.
Hаиболее опасны галогенированные углеводороды - органические соеди-
нения, в которых один или более атомов водорода замещены атомами хло-
ра, брома, фтора или йода. Эти четыре элемента относятся к классу га-
логенов, отсюда и название веществ.
Самыми распространенными являются хлорированные углеводороды. Их
часто применяют при изготовлении пластмасс (поливинилхлорид, ПВХ),
пестицидов (ДДТ), растворителей (тетрахлорфенол), электроизоляции (по-
лихлорированные бифенилы, ПХБ), пламягасящих веществ и многих других
изделий. ПХВ и диоксин - примеры хлоросодержащих углеводородов, широко
известных именно из-за своей опасности.
3. Проблема биоаккумуляции.
Как тяжелые металлы, так и галогенированные углеводороды особенно
опасны ввиду способности к биоаккумуляции. Она заключается в том, что
малые, кажущиеся безвредными дозы, получаемые в течение длительного
периода, накапливаются в организме, создают в итоге токсичную концент-
рацию и наносят ущерб здоровью. Биоаккумуляция происходит, во-первых,
из-за отсутствия биодеградации. Тяжелые металлы как простые элементы
невозможно разрушить или преобразовать в ходе химический процессов.
Хлорсодержащие углеводороды разлагаются при очень высокой температуре,
и в большинстве случаев в организме нет ферментов, способных их расще-
пить. Во-вторых, эти вещества легко поглащаются, но если и выводятся,
то очень медленно. Организм неспособен освобождаться от них с мочой,
поскольку тяжелые металлы прочно связываются с белками, а галогениро-
ванные углеводороды растворяются в жирах гораздо лучше, чем в воде. В
результате, поступая с пищей и жидкостями, эти вещества удерживаются и
накапливаются в теле, как в фильтре.
Биоаккумуляция может усугубляться в пищевой цепи. Организмы, нахо-
дящиеся в ее основе, поглащают химикаты из внешней среды и аккумулиру-
ют их в своих тканях. Питаясь этими организмами, животные следующего
трофического уровня получают исходно более высокие дозы, накапливают
более высокие концентрации и т.д. В результате на вершине пищевой цепи
концентрация химиката в организме может стать в 100 000 - 10 000 000
раз выше, чем во внешней среде. Hеудивительно, что при этом случаются
летальные исходы. Такое накопление вещества при прохождении через пи-
щевую цепь называют биоконцентрированием.
К большому сожалению, и биоаккумуляцию, и биоконцентрирование труд-
но заметить до достижения опасного уровня химиката. А тогда уже поздно
что-либо предпринимать.
Опасность биоаккумуляции и биоконцентрирования хлорсодержащих угле-
водородов стала очевидной в 1960-е гг., когда обнаружилось, что сокра-
щение популяций многих видов хищных птиц, в частности белоголового ор-
лана и скопы, вызвано биоаккумуляцией пестицида ДДТ. Многие места про-
мышленной и спортивной рыбной ловли были закрыты в связи с опасными
уровнями ПХБ и других хлорсодержащих углеводородов, аккумулированных
организмами рыб.
4. Синергические эффекты.
Ситуацию осложняют синергические эффекты. Ядохимикаты редко по от-
дельности, а два или более ядов вместе дают эффект, во много раз пре-
восходящий сумму действий каждого из них. Это явление называют синер-
гизмом. Чрезвычайно опасный синергический эффект обнаружился совсем
недавно. Hекоторые галогенированные углеводороды и, возможно, другие
химикаты (один фактор) ослабляют иммунную систему, в результате чего
организм становится более подверженным действию инфекций и паразитов
(второй фактор). Подозревают, что это причина недавнего катастрофичес-
кого вымирания тюленей в Северном море.
3. Загрязнение окружающей среды ядохимикатами
Основной источник загрязнения окружающей среды токсичными вещества-
ми - отходы химического производства; другой важный источник - исполь-
зование пестицидов.
3.1. Основные источники ядовитых химических отходов
Отходы, содержащие тяжелые металлы, возникают главным образом при
обогащении руд, плавке и обработке металлов, а также при производстве
пигментов для красок. Отходы синтетических органических веществ дают в
основном химическая промышленность и смежные с ней отрасли, производя-
щие мыло, пластмассы, искусственный каучук, удобрения, синтетические
волокна, лекарства, косметику, красители, клеи, пестициды и взрывчатые
вещества.
Химические отходы представляют (или насыщают) собой:
- побочные продукты и "излишки" различных химических производств;
- отработанные воздействующие агенты, очищающие и смазочные сред-
ства;
- воду, использованную для мытья готовой продукции, оборудования и
контейнеров;
- остатки, находящиеся в упаковках, не подлежащие вторичному ис-
пользованию.
Если вещества из этих источников невыгодно выделять, очищать и вто-
рично использовать, то к ним относятся как к отбросам и стремятся от
них избавиться.
3.2. История проблемы ядовитых отходов
Традиционно от химических отходов старались избавиться как можно
скорее. Общепринято было выпускать все газообразные продукты сжигания
в трубы и испарять все, что испаряется, под открытым небом. Все жидкие
отходы и сточные воды с самым различным загрязнением сбрасывались в