Замърсяване на водите, последствия

Световните запаси от вода са 1,9.10¹¹км³ – течна (солена и прясна), твърда и газообразна (пресни). Запасите на земята се разпределят сътветно: около 97,2% в световния океан, около 0,64% на континента. За промишлеността и бита се използва само прясна вода. Най- големи запаси от прясна вода има в ледниците – 28,5.10⁶ км³ и подземни питейни води 8. 10⁶ км³ – не се използват.водите за плзване са в нищожни количества. Потреблението на вода в промишлеността и в селското стопанство е в огромни размери. Според специалисти безвъзвратното водопотребление е около 1% от повърхностното, което е повече от 150 км³, а общото потребление на прясна вода е 310³ км³/у. В селското стопанство около ¾ от използваната вода се губи безвъзвратно. За един тон пшеница, ориз, памук се изразходват около 1500, 7000, 10000 тона вода за вегетационния период. В промишлеността водата е важна суровина с различно потребление – разтвор, охлаждане, нагряване, очистване на разтвори и газови смеси. За добиване на един тон продукция се изразхадва вода в кубични метри. За стомана и каучук – 15/20, сярна киселина – 20/25, коприна – 300/400, синтетични влакна – 500, Cu – 500, пластмаси 500/1000, синтетичен каучук – 2000/3000. За работата на един ТЕЦ с мощност 300000 kW са необходими повече от 300 кубични метра.

Три милиона човека денонощна изразходват два милиона кубични метра, а годишно три милиона кубични метра.

Високите изисквания към качеството на водата водят до създаването на сложни технологични процеси за водоподържане и водоподготовка.

Качеството на водата, която се използва за производствени и други цели се установява във всеки конкретен случай в зависимост от предназначението и изискванията на технологичния процес. Качеството на водата е съвкупност от химични, физиологични, бактериологични, биологични показатели, обуславящи пригодността на водата за ползване на вода.

Следователно прясната вода е една от най- важните суровини на Земята, не може да се замени недостига от прясна вода на Земята – около 1/3 от населението. В някои страни има импорт, а в други експорт на вода. Основни причини за недостига са:

• 
  интензивно увеличение на консумацията – бързо увеличаване на населението и развитие на отрасли, нуждаещи си от големи количества водни ресурси.
  
• 
  Намаляване дебита на реките и водоемите
  
• 
  Загубата на големи количества вода при ползване
  
• 
  Замърсяване на водоемите с промишлени и битови отпадни води
  

За борба с намаляване на речния дебит се:

• 
  залесяват гори
  
• 
  възстановявята се ливадни съобщества
  
• 
  опазване на горите с водоохранно значение
  

Замърсяването на водоемите с промишлени и битови води също аяожаяо водите на замърсените реки и езера са непригодни за битови нужди. Замърсяването на водоемите се характеризира с:

1. 
   поява на плаващи в-ва по повърхността и утаяване на тиня
   
2. 
   промяна на физичните свойства – цвят, вкус, мирис, прозрачност.
   
3. 
   Промяна на химичните свойства – рН, минерални примеси, токсични замърсители, кислород
   
4. 
   Промяна числеността и видовия състав на водните организми и развитие на патогенни микроорганизми.
   

Замърсителите се делят по характер на механични, химични и физични. Основни източници на замърсяване на природните води са:

1. 
   атмосферните води, носещи голяма маса измивани от въздуха замърсители с промишлен произход. При стичането на тези валежни води по повърхността се замърсява допълнително.
   
2. 
   Битови води – съдържат фекалии, детергенти, микроорганизми.
   
3. 
   Промишлени отпадни води – от разнообразни производствени отрасли. Преобладават от черната металургия, химическата и нефто- преработващата промишленост.
   
4. 
   Отпадни води от водния, железопътния транспорт
   

1. 
   Реакционни води – при протичането на химични реакции с отделяне на вода. Замърсителите са с изхвърлените в-ва и продуктите от реакциите.
   
2. 
   Водата, съдържаща се в суровината за дадено производство – свободна или свързана. Замърсяват се с различни в-ва в различни преработки.
   
3. 
   Промивни води – за промиване на суровини, оборудване и други.
   
4. 
   Охлаждащи – не влизат в контакт с технологичната продукция.
   
5. 
   Битови
   
6. 
   Водини екстрагенти и абсорбенти
   
7. 
   Атмосферни води, отичащи се от територията на промишлени предприятия. Те замърсяват с различни химични в-ва.
   

Попадналите във водата полициклични ароматни въглеводороди нямат канцерогенно действие. Сред замърсителите много опасни са детергентите. Те образуват слой пяна със значителна дебелина и могат да възпрепятстват достъпа на кислород. Установено е, че един милиграм на литър предизвиква масова гибел на планктон, три милиграма на литър предизвиква масова смърт на дафнии, пет – понижава рибните ресурси. Замърсените с други замърсители води плюс детергенти трудно се очистват.

Пестициди, мъртва органика, минерални торове. Замърсяването с пестициди води до натрупванито им в планктона, така се предава по хранителната верига и при останалитетрофични нива. Те предизвикват различни функционални нарушения в отделни органи на различни организми. Особено токсични са органо хлорнити съединения те трудно се подлагат на биологично окисление.

Мъртвата органика – неконсумирана храна, урина, тор и други често попада във водните басейни иводи до еутрофикация. В отточните води, носещи органика се съдържат голямо количество биогенни елементи N u P. В резултат масово се размножава фитопланктон, синьозелени водорасли, кафеви водорасли и висши водни растения – цъфтеж. Това води до силно увеличаване на общата маса на органиката, намаляване на количеството кислород и преобладаване на анаеробни процеси и непълно разлагане на органиката. Тези процеси се наричат еутрофикация. Тя е свързана с промяна във видовия състав на водните биоценози, поради промяна в режимите, с увеличаване на биологичната продуктивност. В резултат на натрупването на биологични елементи, в резултат на антропогенни или естествени фактори. Еутрофикация може да настъпи и при измиване на азотните и фосфорните торове от културните площи. Битовите отпадни води съдържат различни органични и неорганични токсични и нетоксични в-ва, патогенни микроорганизми и други. Те са причина за редица инфекциозни заболявания и епидемии. При замърсяване с тежки метали те активно се натрупват по хранителната верига, а крайно звено е човека. Наблюдават се масови отравяния с Hg, Cd, и други при консумиране на риба от замърсени водоеми. При замърсяване на водите с радиоактивни в-ва се наблюдава биологичното им акумулиране по хранителната верига. Източници на такива замърсители са заводите, пречистващи уранови руди, АЕЦ, контейнерите с радиоактивни отпадъци, провежданите опити с атомни и водородни бомби. Изхвърлянето на контейнери с радиоактивни в-ва във водните басейни е голяма опасност за биотата в тях, тъй като е по- бързо разпадането на контейнерите от полуразпада на в-вата (Cs- 3 милиона години). В подобни басейни се наблюдава радиоактивност на планктонни организми 1000 пъти повече от тази на водата, а в зоомасата на някои риби, крайни звена в хранителната верига може да е 50 пъти по- голяма концентрацията. Животинската и растителната биомаса дълго време могат да запазят радиоактивността си. В резултат планктонът в чистите води може да е радиоактивен. “Заразени” рибни ята в резултат на миграцията си могат да попаднат в чисти води и да разпространат “заразата”.

Особено замърсяване е топлинното замърсяване – изхвърляне на топла вода. Това води до промяна на топлинния режим, режима на аерация и промени във видовия състав. Замърсяването на хидросферата като цяло от екологична гледна точка, е много по- опасно от замърсяването на атмосферата поради:

1. 
   Процесите на регенериране и самоочистване протичат много по- бавно.
   
2. 
   Много по- разнообразни източници на замърсяване
   
3. 
   Естествените процеси, протичащи във водна среда са много по- чувствителни към замърсителите, а тези процеси имат огромно значение за живота на Земята.
   

Естественото самопречистване на водата се извършва от микроорганизми, бактерии, гъби, водорасли. При смесване на замърсители с повече маса чиста вода се извършва естествена минерализация на органични в-ва и унищожаване на патогенните микроорганизми. Ниските температури забавят самопречистването. Основен принцип на самопречистването е многократното смесване на замърсени и чисти води. Така се самопречистват морските води до големите градове. Отпадъчните води се изхвърлят далеч от бреговете и на голяма дълбочина. Те се смесват с голямо количество чиста вода и така се извършва самопречистване. При голямо замърсяване не става да се прилгат съответните методи и средства за очистване. За предотвратяване на замърсяването на световния океан с нефт е сключена международна конвенция – извличането на нефт трябва да е на повече от 50 метра от бреговете. В много страни е забранено изхвърлянето на отпадъчни води в морето. Пристанищата и водните превозни средства се оборудват с пречиствателни приспособления.

Предотвратяването на загуба на нефт и нефтени продукти при товарителните работе и транспорта е обезопасено чрез оборудване с нефтоулавящи приспособления.

Борбата със замърсявването от промишлени отпадни води е свързана с изграждане на пречиствателни съоръжения, усъвършенстване на технологията и производството и изграждане на съоръжения и инсталации за извличане на ценните в-ва и повторнот използване на водата.

Методите за очистване на водата са механични, химични, физикохимични и биохимични.

Механичните методи се отнасят към група методи за предварително пречистване. Химичните и физикохимичните методи се използват отделно или в съчетание с механични и биохимични. Най- добър ефект на очистване се постига чрез комбинация на няколко метода. Методите се делят на:

1. 
   Рекуперационни – от замърсените води се извличат и преработват ценните в-ва.
   
2. 
   Деструктивни – замърсените в-ва се разрушават чрез окисление или възстановяване. Получените продукти се отделят като газове или утайки.
   

• 
  качество и степен на замърсяване
  
• 
  санитарни и технически изисквания към очистените води
  
• 
  колчество отпадъчни води
  
• 
  наличие на материални ресурси
  
• 
  ефективност на процесите на обезвреждане
  

Механични методи – за отделяне на твърди примеси с решетки, сита, мрежи, масло и нефтоуловители. По- малките частици чрез утаяване и филтруване. За интензифициране на тези процеси се прибавят коагуланти или се въздейства с центробежни сили, хидроциклони и други.

Химичните методи се прилагат за отделяне на разтворими примеси. Използват се различни реагенти, които встъпват в химични реакции с примесите. В резултат се получават малкоразтворими в-ва или слаботоксични в-ва, отделящи се като утайка. Най- чести реагенти са: Cl2, O2, O3. Някои в-ва се неутрализират с варено мляко. Пречистването може да се извърши по електричен път – електролизьори.

Физикохимичните методи се прилагат за отделяне на суспендирани и емулгирани примеси и на разтворени органични и неорганични в-ва. Коагулация, флотация, йонен обмен, адсорбция, екстракция, обратна осмоза, ултра филтрация, кристализиране, дестилация и други.

Биохимичните методи са основни за очистване на водите от органични замърсители, които се окисляват от микроорганизми. Биохимичното очистване може да протече в естествени условия върху специално подготвени участъци – поливни полета. Изгражда се прежа от главни и разпределителни канали, по които се разливат отпадъчни води. На база филтруването им през почвения слой те се очистват. Почвен слой с мощнос 80 сантиметра ги очиства достатъчно. Могат да се използват и изкуствени водоеми с дълбочина 0,5-1 метър. Обикновено стъпаловидно се разполагат 4-5 водоема през, които последователно преминава замърсената вода. Биохимичното очистване в изкуствени условия се извършва в биофилтри, аеротанкове или биобасейни. След очистването водата дезинфекцира с течен хлор или хлорна вар.

За отделяне на токсичните газове се извършва десорбция с инертен компонент при нагряване или добавяне на реагенти. Очистването се счита за ефективно, ако се провежда до необходимата пределно допустима концентрация. Колкото е по- голяма степента на замърсяване и по- голяма ефективността на очистване, толкова по- големи са разходите. Намаляване на разходите за очистване и увеличаване на икономическата ефективност на производството може да се постигне при:

1. 
   намаляване на размерите на използваната апаратура при запазване ефективността и капацитета
   
2. 
   замяна на методите с по- евтини
   
3. 
   разработване на нови високоефективни съоръжения
   
4. 
   използване на по- евтини природни в-ва за реагенти
   
5. 
   използване на промишлени отпадъци за обезвреждане на други
   
6. 
   използване на отделените в-ва като суровини в други производства.
   

Видът не е прота сума от индивиди, а многообразие от групировки. Видът е диференциран- сложен по състав. Представлява система с вътрешна структура и е съставен от структурни елементи. Вътревидовите групировки на всеки вид микроорганизъм, растение или животно са най- различни, но основната групировка, чрез която видът се утвърждава в околната среда, на нивото на която се приспособляват към постоянно променящите се условия и която функционира като единно цяло е популацията (populus – гр. народ, население). В такъв широк смисъл с изразена терминологична неопределеност се използва и в биоогията. За пръв път се използва от Йохансен 1903г. Той не признава влиянието на външната среда за формирането на белези и предлага популацията като противопологен термин на чистата линия (съвкупност от еднакви по наследствени белези индивиди), популация (група от генетично разновидни индивиди). Следователно всеки индивид от популацията самостоятелно реагира на средата и популацията е прост аритметичен сбор от индивидите на даден вид. Днес това понятие е с друго значение.

Популационният живот на организмите е централен живот на проучаване в екологията. Единно схващане за същността на популацията няма. Някои учени на преден план поставят проблемите на наследствеността, еволюцията; систематиците и палеонтолозите поставят на преден план генетичните особености. Други учени оставят на преден план териториалните белези – привързаност и начин на използване на териториалното значение на биологичните сигналти полета при използване на територията. Според други учени на преден план е функционалното използване на популациите– механизмите поддържащи тяхната цялост, хомеостаза единство със средата. Фитоеколозите акцентират на връзката на всяка популация с другите компоненти на биоценозата, което намира отражение в понятието ценопопулация. Според това понятие популацията е съвкупност от индивидите на един вид, живеещи на територия границите на която обикновено съвпадат с границите на биоченозата.

Популацията е естествено възникнала или под влияние на човека съвкупност от индивиди на даден вид, обединени от обща територия и известно генетично родство и отнасящи се към една или няколко екосистеми. Индивидите на популациите се характеризират с еднотипни външни признаци, сходни адаптации, единна специфична реакция на въздействие на факторите на средата, характеризират се със специфичен тип на динамика на числеността си, със своя териториална и демографска структура, с общи биологични сигнали, полета които осигуряват популационния хомеостазис, самостоятелно и съществено развитие в продължение на дълго време, съпроводено със съответно взаимодействие със средата на местообитание.

Популациите се разглеждат не само като вътревидови групировки, възникнали исторически в резултат на действието на естествения отбор, но икато групировки, които могат да имат антропогенен произход. Популациите могат да се образуват например от интродукцията на определен брой индивиди в дадено място, където са успели да се приспособят, размножат и разсеят.

Популацията е централен въпрос в екологията на животните и в по- малка степен в екологията на растенията. При съпоставяне на закономерностите на популационния живот на растенията и на животните изпъква тяхното сродство, а в някои отношения и пълна еднаквокст, което позволява много от тези закономерности да се използват като общи екологични. Въпреки това популациите на растенията и животните имат специфични особености. Дълбоки различия има например между отделните популации само от групата на растенията или от групата на животните. Например различни са популациите на прикрепените и на подвижните животни. Степента на подвижност оказва огромно въздействие. Големи различия се наблюдават и при популации, различаващи се по нивото на развитие на нервната система. Степента на изменчивост на популациите на растенията и на животните е различна. В зооекологията последните десет години е направено повече от колкото във фитоекологията. Структурата и функционирането на животинските популации са несравнимо по- сложни. Работе се много повече с зоологичен материал и най- вече с безгръбначни животни, а от гръбначните се работи с дребни – гризачи. Птиците са най- добре изучени.

Популациите са предмет на изучаване не само в екологията, а оше и в генетиката, систематиката, еволюционното учение и в редица други биологични и нибиологични науки. В генетиката – популационна генетика.

Видове популации. Класифицират се по различни признаци. В зависимост от размерите на заеманата територия са три типа:

1. 
   Географска
   
2. 
   Екологична
   
3. 
   Елементарна (микропопулация)
   

При разглеждането на популацианната структура трябва да се има предви, че видовете реално съществуват чрез своите екологични популации и не езадължително да имат географски и елементарни популации. Броят на популациите на един вид може да е различен – от един до хиляди. Колкото ареалът на вида е по- обширен, толкова по- разнобразни са условията и следователно толкова повече са популациите.

Формирането на многo популации може да се наблюдава и на сравнително ограничено пространство. Например в планинските местности, където условията на малка територия, могат да бъдат твърде разнообразни и да съществува физична изолация на една популация от друга. В подобна обстановка възникват не само екологичните популации, но може да протече формиране на видове и родове. Броят на екологичните популации на даден вид не се определя само от големината на ареала и разнообразието на условията, които той предоставя. Популационната структура на вида зависи в много по- голяма степен от неговите биологични особености и подвижността на индивидите. Обикновено по- слабо подвижните видове образуват повече и по- малки пространствени групировки, а по- подвижните – по-малко, но по- големи пространствени групировки. Затова на една и съща територия при едни видове се образува цяла редица от популационни групи, а при други нито една. Такива големи групи от индивиди на даден вид, които населяват непрекъснато огромни територии и не се разпределят на по- малки териториални комплекси се наричат супер популации (супра популации). Например в еднородна площ с благоприятна структура на почвата Lumbricus terrestris образува единна популация върху обширен район. Ако в пределите на супрапопулациите могат да се доловят обособени групи те се наричат субпопулации.

Популациите могат да заемат площ с размери на големи части от континети или на цели континенти. Такива са популациите на северната лисица. Те също така могат да бъдат разположени и на няколко квадратни метра – много земноводни, влечуги, охлюви. Териториалните граници на популациите не са статично явление. Те могат да се изменят във връзка с колебанията на числеността – насекоми, гризачи, за които е характерно появяването им в огромни числености – каламитети и масово напускане на пределите на постониия ареал. В годините на депресии, измиране и изчезване. При процъфтяване на вида микропопулациите могат да се превърнат в екологични популации и дори в супра популации, а след това да претърпят регресия до микропопулации. Броят на индивидите, от които са изградени популациите е видово специфичен, но е есилно зависим от условията на средата. При тревистите вастения, много насекоми броят може да достигне до стотици хиляди. Популациите на едрите дървесни видове, едрите животни са по- малочислени и включват (при едрите хищници) до няколко десетки.

1. 
   Независими – способни са да се възпроизвеждат самостоятелно и ако има имиграция, то тя не играе съществена роля в еволюцията.
   
2. 
   Полузависими популации – могат да се възпроизвеждат, но имигрирането на индивиди от други популации забележимо допринася за повишаване на числеността им.
   
3. 
   Зависими – раждаемостта не компенсира смъртността и без имииграции ше загинат.
   
4. 
   Псевдо популации – неспособни са за възпроизводство, изцяло зависят от притока на индивиди от вън.
   
5. 
   Периодически възникващи популации – образуват се в неблагоприятни за живот станции (местообитания на даден вид) във време на рязко повишаване числеността на постоянната популация.
   
6. 
   Хемипопулации – популационни групи на видове, съставени само от индивиди на популации само с една и съща възраст. Например популациите на двукрилите комари – имаго (на сушата) и ларви (във водна среда) Отделните хемипопулации са компоненти на различни биоценози.