Курс лекцій для студентів неекологічних спеціальностей

Води морів і океанів характеризуються не тільки високою мінералізацією, а досить постійним складом. Це зумовлено великою масою води морів і океанів. Спостерігаються коливання солоності води в окремих частинах Світового океану і на різних глибинах. Найбільш мінералізована вода (до 350 г\м3) в екваторіальних широтах.

Води океанів і морів забруднюються річковими стоками, з якими щороку надходить понад 320млн т заліза, 6, 5млн т фосфору та інших речовин. Нафтове забруднення в деяких районах Світового океану стає катастрофічним.

Моря і океани забруднюються також промисловими та побутовими твердими відходами. Особливо небезпечним є радіоактивне забруднення.

Несприятливий стан вод Світового океану в останній час турбує все людство. ООН розробила кілька важливих угод, підписаних більшістю країн. До цих угод належить і «Хартія морів», підписана багатьма країнами у 1982 році.

Класифікація забруднювальних речовин

Забруднювальні речовини за їх фізико-дисперсним станом по відношенню до води можна поділити на чотири групи.

До першої групи належать нерозчинні у воді зависі, а також бактерії та планктон. Вони кінетично нестійкі і підтримуються у завислому стані динамічними силами водяного потоку. В стані спокою зависі осідають.

Друга група домішок поєднує гідрофільні й гідрофобні мінеральні та органо-мінеральні колоїдні часточки грунтів, нерозчинні форми високомолекулярних гумусових речовин, детергенти та інше. До цієї групи належать також віруси та мікроорганізми, які за своїми розмірами близькі до колоїдних часточок. Розміри дисперсних часточок знаходяться в межах 10-100мкм. Агрегативна стійкість домішок зумовлена електростатичним станом міжфазної поверхні.

Третя група забруднювальних домішок включає молекулярно-розчинні сполуки розміром менше ніж 10мкм. До неї відносять розчинені гази, органічні речовини біологічного походження та інші домішки, що можуть мати місце в промислових і господарсько-побутових стоках. Молекулярно-розчинні речовини здатні за рахунок водневих зв’язків утворювати з водою неміцні сполуки.

До четвертої групи забруднювальних домішок належать електроліти – речовини з йонним або сильно полярним зв’язком, які під впливом полярних молекул води дисоціюють на йони.

Для кожної групи домішок можна виділити деякі специфічні фізико-хімічні методи контролю їх вмісту. При цьому враховують розмір часточок, рухливість в електричному полі, взаємодію зі світовим випромінюванням, кінетичну нестійкість системи «вода – домішка» та інші особливості.

Поведінка забруднень у водоймах, самоочищення води.

У природних водоймах поза межами населених пунктів розвиваються типові для кожної місцевості біоценози: водорості, бактерії, гриби, найпростіші, вищі рослини, тварини. Вони перебувають у певній біологічній рівновазі, властивій даним кліматичним та екологічним умовам. Забруднення водойм призводить до зміни умов середовища, його хімічного складу і, відповідно до біологічного складу. Коли хімічний склад та інші властивості забруднень сталі, у водоймі складається нове співтовариство організмів, що відповідає новим екологічним умовам. В цьому випадку різні групи організмів поетапно розкладають органічні речовини. Кінцевими продуктами розкладання і подальшого окислення органічних забруднень є мінеральні солі (сульфати, нітрати, фосфати, вуглекислий газ, вода). Ці сполуки споживають водорості та вищі рослини. В результаті описаних процесів відбувається очищення води у водоймі.

Дуже важливу роль у процесі самоочищення відіграють нижчі види тварин: найпростіші одноклітинні та ракоподібні. Вони живляться водоростями, грибами й бактеріями, запобігаючи надмірному розвитку останніх і можливості вторинного забруднення. Дрібні тварини поїдаються рибами, а риба використовується в їжу людиною та більшими тваринами. Так замикається ланцюг біологічних змін, пов’язаних із самоочищенням водойм.

Однією з найважливіших умов, необхідних для перебігу біологічних та біохімічних процесів у напрямку самоочищення води, є наявність у ній кисню. Якщо кисню у воді недостатньо, аеробне середовище в такому разі перетворюється на анаеробне. В анаеробному середовищі органічні сполуки замість окислення зазнають анаеробного розкладання з утворенням гідроген сульфіду, метану, водню та інших недоокислених речовин, що призводить до вторинного забруднення води.

Швидкість біологічних процесів у воді залежить від багатьох факторів, одним із яких є температура. З підвищенням температури біологічні процеси у воді зростають, що супроводжується швидким використанням наявного у воді кисню. Це може спричинити певну небезпеку для водойми у разі значного забруднення (швидко використається кисень і процеси з аеробних перейдуть в анаеробні).

Стічні води з сільськогосподарських полів, тваринницьких ферм, побутові стічні води та деякі промислові у своєму складі містять багато біогенних речовин – органічних речовин нітрогену та фосфору. Зростання вмісту біогенних речовин у воді відкритих водойм спричинює інтенсивний розвиток синьозелених та деяких інших водоростей («цвітіння» водойм). Це супроводжується значним зниженням у воді розчиненого кисню. Вода стає непридатною для життя, гинуть водяні тварини. У такій водоймі переважають анаеробні процеси. Це називають евтрофікацією. Евтрофікація вод – накопичення у воді водойми органічних речовин під впливом антропогенних факторів або з природних причин. Евтрофікація вод – процес оборотний. Ефективними засобами боротьби з евтрофікацією вод є припинення надходження біогенних елементів у водойми і збагачення води киснем.

Забруднення води набуває загрозливого характеру і у багатьох випадках перевищує здатність водойм до самоочищення. Вже нині у багатьох країнах та південних районах України спостерігається нестача доброякісної води. Незадовільне водозабезпечення населення часто є наслідком антропогенного забруднення води різними хімічними речовинами та мікроорганізмами. В світі щорічно скидається