168709 (625183), страница 4
Текст из файла (страница 4)
та ін.
Вищі рослини
і тварини
Рисунок 1.1 - Антропогенний вплив на кругообіг органічних речовин у водоймі.
Біогенні речовини (органічні сполуки нітрогену та фосфору), які надходять у водойми зі стічними водами та змитими з полів добривами, стимулюють ріст фітопланктону, синьо-зелених та інших водоростей. Відбувається дуже інтенсивний ріст водоростей — вода забарвлюється в різні кольори (цвітіння водойм).
Під впливом водоростей змінюється смак води, вона набуває неприємного запаху. У водоймі при відмиранні водоростей розвиваються гнилісні процеси. Бактерії, що окислюють органічні речовини, споживають кисень, спричиняють його дефіцит у водоймі.
Вода починає гнити, виділяти аміак і метан, на дні накопичуються липкі сірководневі відкладення. Від нестачі кисню, їжі гинуть риби, молюски, ракоподібні. Вода стає непригодною для пиття.
Евтрофікація — оборотний процес. Методи боротьби з евтрофікацією — очищення стічних вод, припинення надходження біогенних елементів, збагачення води киснем [4].
1.3.2 Токсичне забруднення та його наслідки для водних екосистем
Одним з найбільш шкідливих проявів антропогенного впливу на водні екосистеми та гідросферу в цілому є хімічне забруднення, яке може призводити до отруєння водного середовища та його живого населення. Серед хімічних речовин, що надходять у водойми із стічними водами (токсикогенним стоком) та атмосферними опадами, більша частина отруйна для гідробіонтів. Речовини, які проявляють таку дію, називають токсикантами, а сам процес надходження отруйних речовин у водні об’єкти — токсифікацією.
Токсичні речовини бувають природного походження і такі, що синтезовані людиною. Останні мають назву ксенобіотики.
Отруєна токсикантами вода із середовища життєзабезпечення перетворюється у середовище токсичне, тобто агресивне, вороже для нормального існування гідробіонтів. У такому середовищі перебіг біологічних процесів відбувається за новими закономірностями життя, розмноження і розвитку гідробіонтів. Істотно змінюються процеси формування і динаміка популяцій та структура гідробіоценозів.
Вплив токсикантів на водні екосистеми має комплексний характер, а роль окремих компонентів не завжди можна виділити і оцінити. Сільськогосподарський стік з полів містить, в основному, залишки пестицидів в поєднанні з мінеральними і органічними добривами. Протягом останніх десятиліть забруднення водних екосистем залишками пестицидів було однією з найгостріших проблем. Токсиканти надходили у водойми з сільськогосподарськими стоками після масових авіа обпилень полів, з стічними водами підприємств, що переробляють цукрові буряки та підприємств, на яких вироблялись інсектициди.
Крім забруднення антропогенного походження токсичність водного середовища може бути зумовлена метаболізмом самих гідробіонтів (природна токсичність). Так, під час масового розвитку синьо-зелених водоростей (“цвітіння” води) у водне середовище надходить значна кількість токсичних метаболітів, що може призводити до загибелі зоопланктону та риб. Серед них найбільш небезпечні алкалоїди, які викликають тяжкі отруєння нервової системи у людей і тварин.
Вивченням впливу токсичного забруднення на гідробіонтів, їх угруповання та екосистему в цілому займається водна токсикологія, або екотоксикологія, яка є одним з напрямків антропогенної гідроекології.
На токсикантів гідробіонти реагують по-різному, в залежності від систематичного положення, філогенетичного рівня, віку, статі, функціонального стану, біомаси, чисельності популяції, спадкової схильності, вмісту кисню у воді та багатьох інших факторів. Реакція (відгук) гідробіонтів на вплив токсичних агентів — інтоксикація, або токсичний ефект, тканинному, організм енному та надорганізменному рівнях.
Під токсичним ефектом розуміють патологічні зміни у функціонуванні організму під впливом токсикантів.
Важливе вирішальне значення в процесі інтоксикації гідробіонтів має концентрація токсикантів. Великі концентрації викликають гостру токсичність, яка призводить до загибелі гідробіонтів, у короткий проміжок часу: години, хвилини і навіть секунди. Загибелі тварин, як правило, передують судороги (корчі), гальмування або короткочасне прискорення пересування у воді, зміна положення тіла (у риб — пересування “на боці”, положенням черевом догори), асфіксія, “хапання” повітря, вискакування з води. Іноді у тварин змінюється забарвлення тіла.
Найнебезпечнішим в екологічному відношенні наслідком накопичення токсикантів у трофічних ланцюгах є підрив плодючості як безхребетних, так і риб, оскільки це веде до поступової деградації гідрофауни, падіння видового різноманіття та зменшення біологічної продуктивності водойм.
1.3.3 Вплив радіонуклідного забруднення на гідро біонтів
Наслідками дії іонізуючого випромінювання на гідробіонтів є радіаційна стимуляція, порушення різних фізіологічних і біохімічних реакцій, найрізноманітніші аномалії росту та розвитку, морфологічні зміни окремих органів і організму в цілому, спадкові зміни, скорочення тривалості життя і, нарешті, загибель. Зміни в біосистемах під впливом іонізуючого випромінювання отримали назву радіобіологічних ефектів.
Реакція біологічних багаторівневих структур на дію опромінення відбувається з різним часом запізнення. Час проявлення і глибина порушень у гідробіонтів залежать від дози опромінення і радіочутливості окремих тканин, органів і організму в цілому, а також від комплексу модифікуючих факторів, які завжди діють у природних умовах. При поєднанні дії радіонуклідного та хімічного забруднення можливе як посилення, так і ослаблення ефектів пошкодження, що визначається активністю і тривалістю дії чинників [10].
Радіочутливість характеризує швидкість і ступінь реагування організму на дію іонізуючого випромінювання. Радіочутливість визначається в одиницях поглинутої енергії, здатної викликати проявлення реакції у певного процента досліджуваної популяції гідробіонтів.
На радіобіологічні ефекти можуть впливати такі абіотичні фактори, як фотоокиснення, температура, рН, солоність і окисно-відновні умови водного середовища. Вплив вказаних фізико-хімічних факторів далеко не однозначний: можуть посилюватись або пригнічуватись радіобіологічні ефекти, що значною мірою залежить з одного боку, від дози опромінення, а з другого — від біологічних особливостей організмів. Не передбачуваних модифікацій радіобіологічних ефектів слід очікувати при поєднаному радіонуклідному і хімічному забрудненні водного середовища. При цьому посилюється ймовірність порушень у біосистемах, скорочення життя організмів і їх загибель.
У зоні зниженого радіаційного фону при дозах до 10-5 Гр/рік розвиток організмів дещо уповільнений. Розвиток організмів у зоні радіаційного благополуччя при дозах 10-4-10-3 Гр/рік не супроводжуються порушеннями і стимулюючими ефектами. В зоні фізіологічного маскування хронічне опромінення з дозою 10-2 Гр/рік викликає порушення, проте завдяки фізіологічним процесам організми відновлюють нормальне функціонування і справляються з порушеннями. Подальше посилення дії іонізуючого випромінювання здатне викликати незворотні порушення у всій біосфері і зрештою призвести її до загибелі.
Якщо ураження гідробіонтів на атомно-молекулярному рівні проявляються протягом часток секунди, то на рівні популяцій — через роки, століття. Можливість прояву віддалених у часі наслідків зобов’язує сучасне суспільство відноситись з великою відповідальністю до проблем охорони гідросфери Землі від радіонуклідного забруднення [5].
1.4 Екологічний стан водойм України
Коротко розглянемо екологічний стан водойм України. Ріки Дніпро та Дністер є найбільшими прісноводними водоймами країни, в басейнах яких проживає близько 80% населення. З інтенсивним розвитком промисловості, сільського й житлового-комунального господарства було побудовано понад 800 водосховищ, у тому числі 13 з об’ємом понад 100 млн м3, значно зросло споживання прісної води та скидання забруднених стічних вод. В атмосферу басейну щороку викидається понад 10 млн т газопилових забруднень з промислових об’єктів. У басейні Дніпра працюють 5 атомних електростанцій. У стічних водах містяться в надлишковій кількості амонійний і нітритний азот, нафтопродукти, фенол, солі важких металів та хлорорганічні пестициди.
Значної шкоди Придніпров’ю завдало будівництво шістьох ТЕС та водосховищ, що затопили майже 700 тис. га родючих заплавних земель (близько 2,1% загальної площі України). В результаті такого будівництва режим Дніпра наблизився до застійного озерного. Різко зменшився водообмін і створилися застійні зони. Ріка втратила здатність самоочищатися. Піднявся рівень ґрунтових вод далеко від берегів. Почастішала евтрофікація вод і посилилося засолення грунтів.
Надзвичайно небезпечним є радіаційне забруднення донних відкладів Дніпра, особливо Київського водосховища, після аварії на ЧАЕС. У намулах Дніпродзержинського й Дніпровського водосховищ накопичуються значні кількості заліза, важких металів, фенолу та нафтопродуктів.
Більшість приток Дніпра забруднені переважно амонійним і нітратним азотом, фенолами, нафтопродуктами та сполуками важких металів. Найвищий рівень забруднення встановлено у воді річок Устя, Тур’я, Мокра Московка, особливо сполуками купруму й цинку, максимальні концентрації яких відповідно дорівнюють 30-35 і 14-19 ГДК. Високий вміст міді (44-17 ГДК) і мангану (38 ГДК) спостерігався у водах Горині (смт. Оржів), Тетерева (м. Житомир), Гнилоп’яті (м. Бердичів), Десни (м. Чернігів).
У басейні р. Дунай спостерігається забруднення нітратним азотом (11-16 ГДК), сполуками цинку (11 ГДК), мангану (10-21 ГДК) та нафтопродуктами, р. Дністер — нітратним азотом (13-19 ГДК), сполуками купруму (80), цинку (1,1) і мангану (16-19 ГДК). Особливо забрудненими є притоки Дністра — річки Тисмениця, Свіча, Черва, Бистриця-Солотвинська, Золота Липа, Коропець, Серет — амонійним і нітратним азотом, фенолами та сполуками купруму й цинку.
У надзвичайно незадовільному екологічному стані перебуває Азовське море. Погіршення екологічної ситуації зумовлене будівництвом гребель і водосховищ на ріках Дон і Кубань, які живлять море, впровадженням зрошувального землеробства та рисосіяння в прибережних районах, облаштуванням великих водозаборів у басейнах Дону й Кубані, які щорку недодають в Азовське море 10-15 км3 прісної води. Зростання забруднення навколишнього середовища викидами хімічної та металургійної промисловості (Ростов, Таганрог, Камиш-Бурун, Маріуполь, Донецьк), змив пестицидів з полів та будівництво численних баз відпочинку також сприяли погіршенню екологічного стану і призвели до різкого зменшення біологічної продуктивності екосистем. Так, вилов риби, який 50 років тому був у 40 разів більшим, ніж у Чорному й Балтійському морях разом узятих, скоротився в 40 разів [11].
Загалом для водомірних постів України переважають помірно забруднені води, тобто умовно чисті. Екологічно чиста вода виявлена в Закарпатській, у південній частині Вінницької, на південному сході Харківської та заході Одеської областей, а також у південно-західній частині Автономної Республіки Крим. Підвищена забрудненість води відмічена у Львівській, Одеській, Запорізькій, Дніпропетровській та Донецькій областях. Висока забрудненість води — в північній частині Донецької області і дуже висока — на значній території Херсонської області.
Малі річки забруднені значно більше, ніж великі. Вони мають невисоку стійкість і низький потенціал самоочищення. Отже, швидшими темпами деградують малі річки.
Забруднення поверхневих вод значною мірою впливає на якість підземних вод. Найбільш незадовільний стан підземних вода на Півдні України: в Одеській, Миколаївській, Херсонській і Запорізькій областях та Автономній Республіці Крим. Понаднормове забруднення пестицидами спостерігається у Вінницькій, Житомирській, Луганській та Миколаївській областях і Автономній Республіці Крим. Нітратне забруднення, що перевищує ГДК, відмічається практично на всій території України, за винятком її західних областей [2].
1.5 Наслідки забруднення гідробіоценозів для людини
Людина щодня використовує значну кількість води: для побутових потреб і особистої гігієни міський житель — 40-50 л, сільський житель — до 100 л, у промисловості та сільському господарстві — 400-500 л на душу населення. В результаті діяльності людини відбувається забруднення води, що становить велику загрозу, у першу чергу для здоров’я людини.
Шкідливим для здоров’я людини може бути не тільки використання забрудненої води, але й вплив її через такі трофічні ланцюги, як вода — грунт — рослина — тварина — людина або вода — планктон — риба — людина. Розрізняють три основних типи забруднення води: біологічне, хімічне та радіоактивне [12].
Внаслідок фізичного, хімічного і теплового забруднення водних екосистем Дніпра порушується режим середовища перебування багатьох гідробіонтів. Так будівництво шлюзів, дамб, використання мілководних штучних водойм може бути причиною „цвітіння” води, що обумовлено швидким та інтенсивним розвитком синьо-зелених водоростей. Під час відмирання водоростей особливо у спекотний літній період, уся поверхня води часто вкривається плівкою зі слизу, що утруднює збагачення води киснем. Крім того, при цьому утворюються такі небезпечні токсичні речовини, як фенол, індол та інші. Вода стає непридатною не тільки для пиття, але й для купання.
При потраплянні та накопиченні цих речовин в організмі риб можуть спостерігатися захворювання і навіть їхня загибель. У людей токсини синьо-зелених водоростей зумовлюють розвиток шлунково-кишкових захворювань і в деяких випадках важкі алергії.
Сьогодні природна вода, забруднення стічними водами, непридатна для вживання населенням, оскільки шкідливі речовини та збудники хвороб, які містяться в ній, викликають інфекційні захворювання (черевний тиф, дизентерію, інфекційний гепатит, холеру, лептоспіроз) та інші патологічні порушення в організмі людини (дані Національної доповіді про стан навколишнього природного середовища в Україні за 1999 і 2000 рр.). До слова, за вмістом вірусу гепатиту А води України лідирують у Європі. У забрудненій воді деякі паразити можуть проникати в організм людини через шкіру під час прання білизни, купання, вилову риби та її вживання у їжу і спричинити такі захворювання, як дерматит, опісторхоз, дифілоботріоз та інші [7].
Деякі лікарські препарати, нітрати, миючі засоби (СПАР), ртуть, нафта і нафтопродукти, пестициди не розкладаються протягом тривалого часу. Накопичуючись у планктоні, рибі, а потім трофічними ланцюгами потрапляючи в організм людини, вони пригнічують діяльність багатьох органів, діють як пухлиноутворювачі.
Закислення води та грунтів негативно позначається на організмі людини, в якому накопичуються кислоти, відбувається його закислення (ацидозний стан організму). У таких тварин і людини спостерігається затримка росту, пригнічується імунний статус. Особливо чутливі до ацидозу немовлята. За низького рН гинуть ікра риб, молюски, креветки. Причому смерть обумовлюється не тільки закисленням води, але й отруєнням гідро біонтів внаслідок переходу з донних відкладень у розчинні форми таких важких металів, як свинець, ртуть, кадмій, олово, алюміній, нікель тощо. Що ж стосується радіонуклідів, наприклад, у Київському морі та грунтах інших забруднених зон. Поки в умовах нормального рН перебували у нерозчинній формі у воді та грунті, загроза їх для усього живого була відносно незначна, а у розчинній формі вони несумісні із життям.
Багато гідробіонтів накопичують хімічні та радіаційні забруднення як по трофічних ланцюгах, так і через воду. У результаті міграції з водою і їжею радіонукліди потрапляють в організм людини, накопичуються там і викликають радіоактивне ураження або рак [13].
Існує небезпека забруднення риб свинцем внаслідок застосування цього елемента під час ліквідації Чорнобильської аварії. Частина його потрапила у ріки Прип’ять і Дніпро. Цей свинець також стимулює різні патології, проникаючи з водою і рибою в організм людини. Кадмій, який застосовується в атомних реакторах, виявляють у зябрах, нирках і печінці риб, а також у кістяку наземних видів тварин.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
