Антропогенне навантаження – основна причина деградації БС

 

Одним із найважливіших факторів деградації БС є різке збільшення чисельності населення - характерна риса ХХ століття, названого епохою демографічного вибуху. Якщо на початку ХХ століття чисельність населення Землі складала 1,5 млрд. чол., то в 1950 р. – 2,5 млрд. чол., в 1992 р. - 5,4 млрд. чол., а потім щорічно кількість населення зростала на 70-100 млн. чол. і наприкінці 1999 р. перевищила 6,0 млрд. чол. [18]. Між 1950 і 2000 роками населення світу збільшилося від 2,5 млрд. до 6,1 млрд. чол. Останні прогнози показують, що населення має зрости до 2050 р. на 2,8 млрд. і складати 8,9 млрд. чол. Основні причини демографічного зростання - це систематичне скорочення смертності і зростання тривалості життя за рахунок покращення умов життя, медичної допомоги і т.д. Швидке зростання чисельності населення Землі, а в деяких регіонах й перенаселення, призводить до збільшення антропогенних навантажень на ЕС, зокрема на агроекосистеми.

Розширення і посилення антропогенного і техногенного тиску на ресурсно-екологічну систему Землі руйнує економічну основу СР, наносить величезну соціальну шкоду. Запобігання ресурсно-екологічної кризи і збереження довкілля перетворюються на головну мету: виживання людства. Розв’язання ресурсно-екологічної кризи ускладнюється „ефектом екологічного і економічного бумеранга”, суть якого полягає в тому, що безмежна економіка руйнує природу, а руйнування природи підриває економіку [19].

Інтегральним показником ресурсно-екологічної кризі слід вважати зміну генетичного фонду БС. За даними Міжнародної спілки охорони природи (ІСОП) з 1600 р. зникло біля 40 видів ссавців, а більше ніж 120 знаходиться на межі зникнення; зникло 100 видів птахів і 190 їх можуть зникнути; під загрозою зникнення знаходяться 20-25 тис. видів вищих рослин. За даними Н. Майерс (Myers, 1980) в середині 1970-х років на Землі зникав щодня один вид, а в 1990-і роки щезнення одного виду обчислюється однією годиною.

Антропогенна діяльність стала причиною непоправних змін БС і її складових, які знаходяться в стані екологічної кризи, що характеризується: 1) атрибутивними ознаками природних ЕС, зміщених до межі, біля якої виникає загроза втрати їх ідентичності; 2) зростанням потужності людства як геологічної сили; 3) критичним станом ЕС різної об’єктної визначеності та розмірності (видові, локальні, тотальні, глобальні) [20].

Видові (компонентні) екологічні кризи виникають унаслідок того, що відповідний стан ЕС зумовлюється зникненням певних її компонентів чи інших видів. Локальні (репрезентативні) екологічні кризи обумовлюють руйнування цілих ЕС, яким не завжди вдається відновитися. Тотальні (панойкуменні) екологічні кризи приводять до суцільного руйнування всієї або переважної більшості ЕС високого ієрархічного рівня, охоплюють значні еколого-ландшафтні зони. Глобальні (біосферні) екологічні кризи порушують системну цілісність всієї БС.

Населення всієї Землі і кожного її жителя окремо зачіпає глобальна екологічна проблема - охорона довкілля і раціонального природокористування. У межах цієї проблеми виділяються три взаємопов’язаних складових: біологічна, технічна; соціально-економічна [21].

Існує багато екологічних питань різного масштабу і різної значущості, але основними екологічними проблемами сучасності є [3]: 1) зміна клімату (геофізики) Землі на основі посилення теплового ефекту викидів метану і інших газових домішок, аерозолів, легких радіоактивних газів, зміни концентрації О₃ в тропосфері та стратосфері; 2) засмічування (контамінація) і інше забруднення найближчого космічного простору; 3) загальне ослаблення стратосферного О₃, утворення великої „озонової діри” над Антарктидою, малих „дір” над іншими регіонами планети; 4) забруднення атмосфери з утворенням кислотних опадів, сильно токсичних і згубно діючих ЗР внаслідок повторних хімічних реакцій, в тому числі фотохімічних (в цьому одна з основних причин руйнування озонового шару, на який впливають ХФВ, пари Н₂O, NO_x, малі газові домішки); 5) забруднення Світового океану, поховання в ньому (дампінг) отруйних і радіоактивних речовин, насичення його CO₂ з атмосфери, надходження в нього антропогенних нафтопродуктів, інших ЗР, особливо важких металів і складних органічних сполук, підкислення мілководь за рахунок забруднення SO_x і NO_x атмосфери, розрив нормальних екологічних зв'язків між океаном і водами суші в зв'язку з будівництвом дамб на ріках; 6) виснаження і забруднення поверхневих вод суші, континентальних водоймищ, підземних вод; порушення балансу між поверхневими і підземними водами; 7) радіоактивне забруднення локальних ділянок і деяких регіонів, особливо в зв'язку з поточною експлуатацією атомних пристроїв, чорнобильською аварією і випробуванням ядерної зброї; 8) зміна геохімії окремих регіонів планети в результаті, наприклад, переміщення важких металів і концентрування їх на поверхні землі при нормальній дисперсності в літосфері; 9) накопичення, що продовжується, на поверхні суші отруйних радіоактивних речовин, побутового сміття і промислових відходів, особливо практично нерозкладних і дуже стійких, типу поліетиленових виробів, інших пластмас; виникнення повторних хімічних реакцій у всіх середовищах з утворенням токсичних речовин; 10) порушення глобальної екологічної рівноваги, співвідношення екологічних компонентів, в т.ч. зсув екологічного балансу між Світовим океаном, його прибережними водами і впадаючими в нього поверхневими і підземними водами суші; 11) утворення техногенних пустель в нових регіонах планети, розширення вже існуючих пустель, поглиблення самого процесу утворення пустель (загальна площа пустель і напівпустель 48,4 млн. км², з них на частку антропогенних припадає не менше ніж 10 млн. км²); 12) скорочення площі тропічних дощових лісів і тайги, яке веде до дисбалансу кисню і посилення процесу зникнення видів тварин і рослин (вважається, що під загрозою зникнення знаходиться близько 10 тис. видів); 13) звільнення і утворення в ході вищезгаданого процесу нових екологічних ніш і заповнення їх небажаними організмами, шкідниками, паразитами, збудниками нових захворювань рослин, тварин, включаючи людину; 14) абсолютне перенаселення Землі і демографічний вибух в окремих регіонах; 15) погіршення середовища життя в містах і сільській місцевості, збільшення шумового забруднення, стресів присутності, забруднення повітря промисловістю, транспортними засобами, зорового придушення людини високими будівлями, виникнення „смутку нових міст”, дискомфорту знеособленого будівництва, напруженого темпу міського життя і втрати соціальних зв'язків між людьми, виникнення „психологічної втоми”.

10. Проблема антропогенного забруднення довкілля

 

Під забрудненням у екології розуміють несприятливу зміну довкілля, яке цілком або частково є результатом антропогенної діяльності, прямо або побічно змінює розподілення енергії, що надходить, рівні радіації, фізико-хімічні властивості середовища й умови існування живих організмів [21]. Ці зміни можуть впливати на людину безпосередньо або через воду, продукти харчування.

За об'єктом забруднення поділяються на: забруднення атмосфери, забруднення гідросфери; забруднення педосфери; забруднення літосфери; забруднення всієї БС. За тривалістю впливу розрізнюють: тимчасові (в тому числі епізодичні); постійні. За масштабом впливу забруднення можуть бути: локальні, регіональні, глобальні.

За фізичним станом ЗР розподіляються на газоподібні, тверді та рідкі.

Існує декілька класифікацій типів забруднень і шкідливих впливів на біосферні середовища. Як приклад можна навести класифікацію
Ф. Рамада [15]: фізичні, хімічні та біологічні забруднення, естетична шкода (порушення пейзажів і визначних місць грубою урбанізацією або малопривабливими будівлями; будівництво індустріальних центрів у незайманих або мало порушених людиною біотопах).

Г.В. Стадницький і А.І. Родіонов [22] забруднення класифікують таким чином: 1) інгредієнтне забруднення як сукупність мінеральних, органічних і органо-мінеральних речовин, кількісно або якісно чужих біоценозам; 2) параметричне забруднення, пов'язане із зміною якісних параметрів навколишнього середовища; 3) біоценотичне забруднення, що полягає у впливі на склад і структуру популяції живих організмів; стаціально-деструкційне забруднення (стація - житло популяції тварин, деструкція - руйнування), що являє собою зміну ландшафту і ЕС в процесі природокористування.

Розрізняють також матеріальні і енергетичні забруднення. Енергетичні забруднення включають в себе промислові теплові викиди та всі види випромінювання – світлове, акустичне, електромагнітне та іонізуюче.

Звичайно розрізняють фізичне, хімічне та біологічне забруднення довкілля.

Фізичне забруднення пов'язане із зміною фізичних, температурно-енергетичних, хвильових і радіаційних параметрів зовнішнього середовища. Однією із найактуальніших проблем сучасної екології є вплив радіації на людину і оточуюче її середовище.

Число розпадів за секунду у радіоактивному зразку називається його активністю. Одиниця виміюваяння активності (СІ) - беккерель (Бк) дорівнює 1 розпаду на секунду (у колишньому СРСР використовувалась несистемна одиниця активності - кюрі (Кu); 1 Бк = 27∙10^-12 Кu). Ушкоджень, які викликані у живому організмі, буде тим більше, чим більше енергії вони передають тканинам. Кількість такої переданої організму енергії називається дозою. Кількість енергії випромінювання, яка поглинається одиницею маси (тканинами організму), називається поглиненою дозою. Одиниця вимірювання у СІ - 1 грей (Гр); 1 Гр = 10³ мГр= 10⁶ мкГр). Якщо взяти до уваги, що за однакової поглиненої дози a-випромінення у 20 разів безпечніше за b- або g- випромінення, то дозу треба помножити на коефіцієнт, який віддзеркалює здатність даного виду випромінення ушкоджувати тканини організму; обчислену дозу називають еквівалентною дозою, яка вимірюється у СІ в зівертах (Зв);1 Зв = 10³ мЗв = 10⁶ мкЗв. Але при однаковій еквівалентній дозі випромінення виникнення раку легенів більш імовірне, ніж раку щитовидної залози, тому дози опромінення органів і тканин слід враховувати з різними коефіцієнтами. Помноживши еквівалентні дози на відповідні коефіцієнти та просумувавши по усіх органах і тканинах, можна отримати ефективну еквівалентну дозу, яка відображує сумарний ефект випромінювання для організму в зівертах. Це були індивідуально одержані дози. Підсумовуванням ефективних еквівалентних доз, які одержує група людей, визначається колективна ефективна еквівалентна доза у людино-зівертах (люд-Зв); якщо ця доза одержується багатьма поколіннями від будь-якого радіоактивного випромінення за весь час його дії, то це буде очікувана (повна) колективна еквівалентна доза.

Основну частину радіації населення нашої планети отримує від природних джерел. Зовнішнього опромінювання (із космосу, із земної кори) людина не в змозі запобігти, але коли радіонукліди проникають в організм з повітрям, водою та їжею, то вони перетворюються на внутрішнє опромінення. Людиною створено декілька сотень штучних радіонуклідів, вона навчилася використовувати енергію атома у медицині, для виробництва енергії, ядерної зброї, пошуків корисних копалин і т.д., що привело до збільшення дози опромінення як окремих людей, так населення в цілому. На всіх етапах ядерного паливного циклу (видобуток і збагачення уранової руди - ядерне паливо - АЕС - повторна обробка задля вилучення урану та плутонію - поховання радіоактивних відходів) відбувається надходження радіоактивних речовин у довкілля.

Радіоактивне випромінювання проникає крізь живі тканини без помітних слідів і руйнує молекули в складі кліток. Але у великих дозах радіація завдає шкоду кліткам і вони перестають ділитися. Тому радіовипромінювання використовується при руйнуванні ракових пухлин (променева терапія). Але значне опромінення порушує клітинний розподіл у всіх тканинах, тобто не відбувається нормального оновлення крові, шкіри і т.д., і через декілька днів променева хвороба призводить до летального наслідку. У низьких дозах радіація впливає на ДНК як канцерогенний і мутагенний фактор. Відносно слабких доз радіації немає єдиної точки зору. Малі дози отрут корисні - суть гормезису, атомна радіація в малих дозах теж корисна - суть „ радіаційного гормезису ”. Більш того, вона необхідна в малих дозах. Нижча межа шкоди - природний радіаційний фон - постійний потік радіації, в якій існує все живе; починаючи від вірусів і кінчаючи людиною [23].

Хімічне забруднення - це збільшення кількості хімічних компонентів певного середовища, а також надходження в середовище ЗР, не властивих йому або в концентраціях, що перевищують норму. Воно є найбільш небезпечним для природних ЕС і людини. У наш час в НПС міститься від 7 до 8,6 млн. хімічних сполук, причому ця кількість збільшується [24].

При характеристиці забруднення НС вживаються такі поняття, як полютанти, ксенобіотики, екотоксиканти та ін. Полютанти - речовини, що забруднюють середовище життя, тобто забруднювачі. Ксенобіотики - сторонні для живих організмів шкідливі сполуки (пестициди, препарати побутової хімії і ін.), які попадають в значних концентраціях в природне середовище і призводять до загибелі організмів, а також порушують нормальний хід природних процесів в ЕС. Близькім по значенню є поняття екотоксиканти - шкідливі речовини, що забруднюють НС і отруюють живі організми, які знаходяться в середовищі. Канцерогенні ЗР сприяють виникненню і розвитку злоякісних новоутворень, мутагенні ЗР викликають різкі спадкові зміни, тератогенні ЗР призводять до пошкодження зародків і біологічних агентів з виникненням аномалій і вад розвитку.

Особливу небезпеку представляють близько 200 речовин, серед яких можна відмітити: бензол, азбест, бенз(а)пірен, пестициди (ДДТ, елдрин, ліндан і ін.), важкі метали (ВМ), різноманітні барвники і харчові добавки. Цілий ряд речовин антропогенного походження мають таку рухомість, що проникають майже всюди. До таких речовин відносяться фталати, хлорвуглеводні, поліхлоровані біфеніли (ПХБ), поліхлоровані дібензофурани (ПХДФ), поліциклічні ароматичні вуглеводні, пентахлорфенол, кадмій і ін.

Розповсюдженими ЗР в природних середовищах є важкі метали (ВМ) до яких звичайно відносять метали, які мають відносну атомну масу більше заліза (Co, Ni, Cu, Zn, Мо, Sn, Sb, W, Hg, Pb, Bi); вони утворюють амфотерні оксиди і гідрооксиди.

Надзвичайно небезпечними ЗР, що не мають природних аналогів, є діоксини, які можуть поширюватись повсюдно в навколишньому середовищі і не мають природних аналогів. До діоксинів – поліхлорованих дибензодіоксинів (ПХДД) належить велика група ароматичних трициклічних сполук, які містять від 1 до 8 атомів хлору. Крім того, до діоксиноподібних речовин відносяться ПХБ і ПХДФ. Усього нараховується майже 300 діоксинів і діоксиноподібних речовин (75 ПХДД, 135 ПХДФ, 80 ПХБ), які характеризуються мутагенними, канцерогенними і тератогенними властивостями. Однак, найбільш небезпечними є 12, а найтоксичнiшою сполукою вважається 2,3,7,8-тетрахлордібензодіоксин (ТХДД). Діоксини і діоксиноподібні речовини використовуються в складі захисних покриттів, в пластмасах, фарбах, ізолюючих і мастильних матеріалах, діелектриках, гідравлічних рідинах, хлорорганічних отрутохімікатах тощо, а також утворюються у процесі спалювання ТПВ, відбілювання паперу, на нафтохімічних, металургійних та інших виробництвах. В організм людини вони потрапляють в основному з продуктами тваринного походження.

Акумуляція (біонакопичення) ЗР у живих організмах зростає на кожному наступному трофічному рівні. Б. Небел [13] наводить такий приклад збільшення біонакопичення ДДТ: морська вода (0,02) - водорості (5) - риби-мікрофаги (40 - 300) - риби-хижаки (2000 млн^-1). В усіх випадках хижаки й людина (макрофаги), які знаходяться на вершині трофічної (екологічної) піраміди, виявляються найбільш ЗР. З цього виходить, що забруднюючи оточуюче середовище, людина, яка займає місце суперхижака по відношенню до інших живих організмів, стикається з ефектом бумеранга, тобто головний винуватець забруднення стає і головним відповідачем.

Під біологічним забрудненням розуміється: привнесення в середовище нових, не властивих йому раніше, біонтів; надмірне збільшення чисельності (біомаси) біонтів, що перевищують норму в природних умовах, в тому числі внаслідок набуття ними нових властивостей.

Основними факторами, що спричиняють біологічне забруднення є: 1) перенесення людиною живих організмів (інтродукція); 2) антропогенна зміна середовища мешкання, яка сприяє непомірному розмноженню окремих видів біонтів або набуттю ними нових властивостей; 3) відходи виробництва (підприємств біосинтезу, тваринницьких комплексів) і життєдіяльності людей (звалища побутових відходів і т.д.).

Біогенні забруднювачі знижують якість продуктів харчування людини. Джерелом надходження їх в основному можна вважати різні кормові добавки, лікарські і хімічні препарати, які використовуються для підвищення продуктивності сільськогосподарських тварин, профілактики захворювань, збереження доброякісності кормів (антибіотики, гормональні препарати тощо). Екологічно небезпечні мікотоксини – токсичні метаболіти пліснявих грибів, які є причиною хронічних токсикозів у багатьох країнах. Нині відомо 250 видів різних мікроскопічних грибів, що продукують майже 500 токсичних метаболітів, які не лише токсичні, але й мають мутагенні тератогенні і канцерогенні властивості. Дуже важливе значення має безпека генетично модифікованих організмів (ГМО). ГМО – організм чи кілька організмів, будь-яке неклітинне, одноклітинне і багатоклітинне утворення, які здатні до відтворення чи передачі спадкового генетичного матеріалу, відрізняються від природних організмів, отримані з застосуванням методів генної інженерії й містять генно-інженерний матеріал, у тому числі гени, їх комбінації чи фрагменти. Тварини, рослини, мікроорганізми і віруси, які піддавалися генетичній трансформації, називаються трансгенними організмами [25].

Забруднення відходами лише умовно можна віднести до механічного забруднення тому, що відходи спричиняють не тільки негативний механічний вплив, а супроводжууються також негативними фізико-хімічними ефектами. Згідно Закону України „Про відходи” (05.03.1998): відходи – це будь-які речовини, матеріали і предмети, що утворюються в процесі людської діяльності і не використовуються потім за місцем утворення або виявлення, від яких їх власник позбавляється, має намір або зобов'язаний позбавитися шляхом їх утилізації або видалення. Поводження з відходами – дії, спрямовані на попередження утворення відходів, їх збирання, перевезення, зберігання, обробка, утилізація, видалення, знешкодження і поховання, включаючи контроль за цими операціями і нагляд за місцями видалення. Утилізація відходів – використання відходів як вторинних матеріальних або енергетичних ресурсів. Класифікація відходів – процес впорядкування даних про відходи. Наприклад, класифікація за місцем утворення відходів: 1) виробничі (промислові; сільськогосподарські); 2) побутові (комунальні); 3) відходи споживання; 4) радіоактивні. Відходи споживання – різні вживані вироби і речовини, відновлення яких економічно недоцільне (зношені або морально застарілі машини, відходи виробничого споживання, відходи побутового споживання тощо). Сукупність відходів виробництва і споживання, які можуть бути використані як сировина для випуску корисної продукції, називається вторинними матеріальними ресурсами (ВМР). Виділяється чотири класи небезпеки відходів: 1 - надзвичайно небезпечні; 2- високо небезпечні; 3 - помірно небезпечні; 4 - мало небезпечні.

Система управління промисловими відходами – це частина загальної системи управління (у масштабі країни, регіону, промислового комплексу або його структурного підрозділу), до складу якої належать організаційна структура, діяльність по плануванню, обов'язки і відповідальність, практика, процедури, процеси і ресурси для формування, впровадження, досягнення, аналіз і актуалізація політики у сфері поводження з відходами. У системі управління відходами доцільно виділити: адміністративні, економічні, інформаційні методи.

Питання для самоконтролю

1. Що таке біосфера?

2. Які основні типи речовин у складі біосфери?

3. Які межі біосфери?

4. Які особливості структури біосфери? Що таке фітосфера і редусфера?

5. Що таке „жива речовина”? Які біогенні елементи входять до складу ЖР? Що таке біогеохімічні індикатори?

6. У чому полягає суть „гіпотези Геї”?

7. Які основні етапи еволюції біосфери?

8. Що таке „точки Пастера”?

9. Що таке ноосфера?

10. Що таке техногенез і біотехносфера?

11. Яка головна причина деградації біосфери?

12. Які основні показники впливу людини на стан довкілля?

13. Які негативні наслідки демографічного вибуху?

14. Які показники екологічної кризи?

15. Перелічить основні глобальні екологічні проблеми сучасності.

16. Які показники класифікації забруднень?

17. Що таке фізичне забруднення довкілля?

18. Які одиниці вимірювання доз радіації?

19. Які основні джерела радіоактивного забруднення довкілля?

20. Які особливості ядерного паливного циклу?

21. Що таке хімічне забруднення довкілля?

22. Які основні принципи біонакопичення токсикантів?

23. Що таке канцерогенна, мутагенна і тератогенна небезпека ЗР?

24. Що таке біологічне забруднення довкілля?

25. Що таке інтродукція?

26. Що таке генетично модифіковані організми?

27. Що таке відходи?

28. Що таке поводження з відходами?

29. Які принципи класифікації відходів?

30. Що таке система управління промисловими відходами?

11. Антропогенне забруднення атмосферного повітря та його екологічні наслідки

 

Атмосфера - найбільш динамічна оболонка Землі; вона легко піддається впливу антропогенних факторів. Середній склад атмосферного повітря можна подати таким чином: N₂ -78,1 %, O₂ - 20,9 %, Ar – 0,95 %,
CO₂ – 0,032 %, інші компоненти (Н₂, Ne, Не, СН₄ та ін.) знаходяться у вигляді домішок.

Природними джерелами забруднення атмосфери є гази, пил і різні продукти фіто-, зоо- та мікробіоценозів. Навіть при значному вмісті природних домішок вони не справляють такого сильного негативного впливу на НПС, як домішки антропогенного походження.

На долю газоподібних домішок, що надходять до атмосфери, припадає 90 %, а на долю пилу, важких металів, мінеральних і органічних сполук, радіоактивних речовин, тобто твердих домішок - близько 10 %. Кількість рідких домішок дуже мала у порівнянні з газоподібними та твердими домішками. У складі останніх завжди присутня вода, вміст якої тим більше, чим вище відносна вологість повітря.

Обов’язковою складовою повітря є завислі тверді частинки (пил, аерозолі). Звичайно до аерозолів відносять крапельки діаметром 0,1 - 1 мкм, тоді як частинки такого ж розміру вважаються пилом. Рідкі аерозолі – тумани, тверді аерозолі – дими. Промисловий пил утворюється внаслідок механічної обробки різних матеріалів, транспортування сипучих матеріалів. Частинки діаметром менше за 5 мкм затримуються в бронхах, не вимиваються дощами і тривалий час перебувають в повітрі. Для очищення від промислового пилу широко застосовуються сухі (пиловідстійні камери, циклони, фільтри тощо) і мокрі (турбулентні пиловловлювачі, електрофільтри та інші) методи очищення. Ефективне використання зелених насаджень; необхідно, щоб вони мали ширину 10-30 м і не були сильно густими, бо забруднене повітря огинає посадки зверху, утворюючи завихрення з підвітряного боку. Потрібно відмітити велику роль лісових ЕС: 1 га ялинового лісу збирає на рік 32 т пилу, соснового - 36,4 т, букового - до 68 т [26].

Рідкі ЗР утворюються при конденсації парів, розливі рідин, внаслідок хімічних реакцій та інших процесах.

Газоподібні ЗР формуються внаслідок хімічних реакцій (наприклад, окислення руд, випалення нерудної мінеральної сировини). При спаленні органічного палива утворюються величезні кількості газів - оксидів сірки, азоту та вуглецю, важких і радіоактивних металів. Могутнім джерелом газоподібних сполук є хімічні реакції розкладання (виробництво фосфорних добрив), електрохімічні процеси (виробництво алюмінію), випаровування, дистиляція [27].

Головними джерелами забруднення атмосфери є: 1) теплові електростанції (ТЕС) і теплоелектроцентралі (ТЕЦ); 2) транспорт (переважно автотранспорт); 3) чорна і кольорова металургія; 4) машинобудування; 5) хімічне виробництво; 6) видобуток і переробка мінеральної сировини; 7) відкриті джерела (виробки, сільськогосподарське рілля, будівництво).

Теплові електростанції і теплоелектроцентралі, що спалюють тверде, рідке і газоподібне паливо, відносяться до найбільш поширених і потужних джерел викидів шкідливих ЗР в атмосферу. Основними ЗР, що надходять до атмосфери при спаленні палива, є тверді частки (зола, сажа), SO_x, NO_x, CO. SO_x утворюються при спаленні сірчистого вугілля і нафтопродуктів. Утворення NO_x залежить від температури спалення,надлишку повітря, вмісту N₂ в горючій масі; спочатку утвориться NO, який окислюється при високій температурі і надлишку повітря киснем до NO₂ і N₂O₄. При неповному згорянні палива в газоподібних викидах знаходяться СО, вуглеводні типу С_nН_2n+2 і С_nН_2n,, поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПАВ), токсичні сполуки типу бенз(а)пірену, V₂O₅ та ін. Серед хімічних канцерогенів провідне місце займають ПАВ, що утворюються при спаленні палива і його термічній переробці. Разом з викидами в атмосферу надходять також вельми токсичні метали (Be, As, Se, V, Cd, Hg і ін.) і радіонукліди (²³⁶U, ²³²Th, ⁴⁰K), які можуть бути джерелами несприятливих впливів на природне середовище.

Транспорт є одним з найважливіших джерел забруднення атмосфери. Баланс викидів транспорту: автомобільний – 70 %, сільськогосподарський – 9,4 %, повітряний – 7,3 %, водний – 4,1 %. Понад 300 млн. автомашин щодня викидають в повітря 800 тис. т СО, близько 1 тис. т Pb. Один автомобіль, проходячи за рік 15 тис. км, потребує близько 4 т кисню, спалює 2-3 т палива й викидає в довкілля 3250 кг СО₂, 530 кг СО, 27 кг NO_x, 10 кг гумового пилу. До складу вихлопних газів входить понад 200 хімічних сполук, з яких найбільш токсичні СО, NO_x, SO_x, С_nH_m (в т.ч. ПАВ), альдегіди, Pb. У великих містах автотранспортом викидається близько 90 % СО, 70 % С_nH_m та 90-98 % Pb. При спаленні бензину в повітря надходить свинець, який входить до антидетонаторної добавки - (С₂H₅)₄Pb або (СH₃)₄Pb. Транспорт є джерелом пилу, а також шуму і вібрації. Кількість ЗР, що надходять в атмосферу в складі відпрацьованих газів, залежить від типу двигуна, режиму його роботи і загального технічного стану автомобіля. Так, при порушенні регулювання карбюратора викиди СО збільшуються в 4-5 раз. Максимальний викид бенз(а)пірену у вихлопних газах бензинового двигуна відмічається на холостому ходу, при роботі в режимі великих навантажень. Викид вихлопних газів відбувається поблизу органів дихання людини. Більшість компонентів вихлопних газів автомобілів негативно впливають на організм людини, а окремі компоненти беруть участь в утворенні смогу.

Одним з основних газоподібних ЗР є СО - постійний компонент атмосфери. Природні джерела СО: неповне згоряння органічної речовини, виділення живими організмами, вулканічні і болотяні гази, лісові та степові пожежі, окислення СН₄ в тропосфері тощо. Антропогенні джерела СО: неповне згоряння органічного палива. Більше за 60 % викидів СО припадає на автотранспорт. Тривалість перебування в атмосфері складає близько 2 місяців. Досягаючи стратосфери, СО окислюється до СО₂, а при взаємодії СО з гідроксильними радикалами утворює формальдегід (НСНО) і бере участь у відновленні НNO₃ в NO₂. СО поглинається мікроорганізмами і грибками, що окисляють його до СО₂. Він справляє токсичний вплив на клітки, порушуючи тканинне дихання і зменшуючи споживання тканинами кисню, він легко сполучається з гемоглобіном (червоними кров'яними тільцями) і утворює карбоксігемоглобин (СОНb). У великих містах вміст СО варіює від 1 до 250 млн ^-1_.

Значна кількість NO_x утворюється в процесі горіння при високій температурі (N₂ ð NO ð NO₂ ð N₂O₄) передусім в двигунах внутрішнього згоряння, працюючих на вуглеводневій сировині. NO₂ - стійкий газ, що зберігається в атмосфері близько 3 діб. Сполучившись з парами води, сприяє утворенню кислотних опадів (NO₂ + H₂O ð HNO₂ ð HNO₃), взаємодіючи з вуглеводнями в присутності сонячного світла утворює пероксиацетилнітрат (ПАН) і інші фотохімічні окислювачі (О₃ і ін.) - складові фотохімічного смогу. Під дією сонячної енергії NO₂ розпадається на NO і атом О, а той, сполучаючись з О₂, утворить О₃ (NO₂ ð NO + О + О₂ ð О₃). Якщо відсутні інші фактори, то процес буде оборотним (О₃ + NO ð NO₂ + О₂). Отже, NO₂ зв'язується і відбувається накопичення озону (NO₂ ð NO + О + О₂ ð О₃).

SO_х утворюються в основному при спаленні органічного палива, що містить сірку. Під впливом ультрафіолетових променів SO₂ руйнується з утворенням сірчаного ангідриду (2SО₂ + О₂ ð 2SО₃ + 185 кДж), а при контакті з водяною парою утворюється сірчаста, а потім і сірчана кислота (SO₂ + Н₂О ð Н₂SО₃ ð Н₂SО₄).

Гранично допустима концентрація (ГДК) - максимальна концентрація шкідливої речовини (ШР) в атмосферному повітрі, віднесена до певного часу осереднення, яка при періодичному впливі або протягом всього життя людини не впливає і не вплине шкідливим чином (включаючи віддалені наслідки) на неї і на навколишнє середовище загалом.

Повинно виконуватися таке співвідношення між концентрацією (С) і ГДК (обидвімають розмірність - мг/м³): С £ ГДК. В місцях відпочинку людей (рекреаційні зони) рівень забруднення атмосфери не повинен перевищувати 0,8 ГДК. Деякі ШР мають однонаправлену дію або володіють ефектом сумації. Ефектом сумації володіють, наприклад, фенол і діоксид сірки; діоксид сірки і діоксид азоту; діоксид сірки і сірководень; озон, діоксид азоту і формальдегід і ін. При наявності в атмосфері декількох (n)ШР, що справляють сумарну дію, їх безрозмірна сумарна концентрація не повинна перевищувати одиниці: (С₁ / ГДК_{1 +} С₂/ГДК₂ +… +С_n/ГДК_n)£ 1.

У залежності від часу впливу розрізняють ГДК максимальні разові (ГДК_мр), середні добові (ГДК_сд) і робочої зони (ГДК_рз). ГДК_мр - відноситься до 20-30 хвилинного інтервалу осереднення, встановлюється для попередження рефлекторних реакцій людини (відчуття запаху, світлочутливість) і не викликає змін біоелектричної активності головного мозку. ГДК_сд - концентрація ЗР в повітрі, що не справляє на людину прямого або непрямого шкідливого впливу при цілодобовому вдиханні; відноситься до необмеженого періоду осереднення і введена з метою попередження загальнотоксичної, мутагенної, канцерогенної або іншої дії. ГДК_рз - це рівень концентрації ЗР, який не повинен викликати у робітників при щоденному вдиханні протягом 8 годин (але не більше 41 години на тиждень) захворювань або призводити до погіршення стану здоров'я у віддалені терміни. Під робочою зоною розуміють шар повітряного простору висотою 2 м, де розташовується постійне або тимчасове робоче місце.

Розроблені класи небезпеки ШР: 1) надзвичайно небезпечні (бенз(а)пірен, свинець, барій, сполуки ртуті, озон, хром, гексахлоран, ціановодень, оксид ванадію, ДДТ тощо); 2) високонебезпечні (сірчана кислота, сірководень, кофеїн, феноли, діоксид азоту, бензол, хлор, оксиди марганцю тощо); 3) помірно небезпечні (діоксид сірки, тютюн, бутиловий спирт, пил, сажа тощо); 4) малонебезпечні (оксид вуглецю, етиловий спирт, аміак, нафталін, ацетон, скипидар тощо).

Основними негативними наслідками антропогенного впливу на атмосферне повітря є: смоги різних типів, кислотні опади, руйнування озонового шару, глобальне розігрівання нижніх шарів атмосфери, погіршення умов мешкання аеробних живих організмів тощо.

Смоги різних типів. Розрізняють смог лондонського (в умовах вологого клімату з частими туманами), лос-анджелеського (в умовах сухого антициклонального клімату) та аляскинського (льодяного) типів. Найбільший інтерес представляє смог лос-анджелеського типу або фотохімічний смог - вторинне забруднення атмосфери, яке виникає внаслідок розкладання ЗР сонячним, особливо ультрафіолетовим, випромінюванням. Основними компонентами фотохімічного смогу є О₃, а додатковими - СО, NO_x, НNO₃, ПАН та інші. Продуктами смогу є альдегіди і кетони, які є достатньо токсичними ЗР; викликають токсикоманію із віддаленими наслідками. ПАН володіють канцерогенною дією. На утворення і стійкість фотохімічного смогу впливають температурні інверсії в атмосфері, негативні форми рельєфу і інші фактори, які ведуть до звуження розповсюдження ЗР і збільшення їх концентрації в приземній частині атмосфери. Вважається, що фотохімічний смог має місце при концентрації фотооксидантів не менше за 0,21 мг/м³, що відмічається при великій кількості вихлопних газів або інших джерел ЗР. Смог лондонського типу - поєднання газоподібних ЗР (в основному SO₂), пилуватих частинок і крапель туману. Концентрація О₃ при цьому може досягати 18 млн^-1 при нормі 2-4 млн^-1. Смог аляскинського типу формується при поєднанні шкідливих газів, пилу і замерзлих крапель туману.

Кислотні опади. Актуальність проблеми обумовлена її глобальним характером внаслідок того, що кислотні опади (дощ, туман, сніг), які утворюються, переносяться повітряними потоками на великі відстані й охоплюють своїм негативним впливом значні території. Утворення кислотних опадів пов'язане в основному з техногенними викидами в атмосферу SO₂ і NO_х, але основне значення має надходження SO₂. Оксиди сірки і азоту поступово реагують з парами води і утворюють кислоти. Величина рН залежить як від кількості кислот, так і води, в якій вони розчинені (зливові опади звичайно менш кислі). Щорічно при спалюванні сіркоутримуючого органічного палива (вміст сірки може сягати 5 %) в атмосферу надходить близько 150 млн. т SO₂, який утворює сірчисту кислоту: SO₂ + H₂O = H₂SO₃ + 76 кДж. У забрудненій атмосфері відбувається також реакція: SO₂ + NO₂ + H₂O ð H₂SO₄ + NO. Оксиди сірки та азоту, які викидаються в атмосферу, поєднуючись з атмосферною вологою, утворюють сірчану і азотну кислоти, які дисоціюють на іони SO₄ ^2-, NO₃^- та Н⁺ (рН від 5,6-5,5 до 2-1,5). Кислі опади містять у великій кількості іони SO₄^2-, NO₃^- , NH₄⁺, Н⁺, а також важких металів. Кислотні опади вимивають біогени з ґрунтів, призводять до деградації лісів, погіршують якість природних вод, негативно позначаються на умовах мешкання гідробіонтів. Негативний вплив кислотних опадів відбивається на ґрунтово-рослинному покриві, поверхневих та підземних водах. Вони руйнівно діють і на інженерні споруди. Захистити ЕС від змін під впливом кислотних опадів можуть буфери - речовини, здатні поглинати іони водню (СаСО₃ + Н⁺ ® Са²⁺ + СО₂ + Н₂О), внаслідок чого величина рН стає близькою до 7.

Деградація озонового шару. Більше ніж 90 % ультрафіолетового (УФ) випромінювання (довжиною менше за 0,1 мкм) поглинається озоновим шаром. Озон утворюється під впливом УФ-променів із молекул кисню, однак не весь О₂ перетворюється на О₃, оскільки вільні атоми кисню, реагуючи один з одним, дають молекули О₂ (О + О ® О₂). Таким чином, між О₂ і О₃ встановлюється і підтримується рівновага. Озоноактивні складові атмосфери каталізують розпад О₃. Концентрації їх незначні: СFCI₂ (ХФВ-11) - 0,226 млн^-1, СFCI₃ (ХФУ-12) - 0,392 млн^-1, СН₃СCI₃ (метилхлороформ) - 0,139 млн^-1 тощо. Однак деякі руйнівники озонового екрана присутні в більш високих концентраціях: N₂О - 307 млн^-1, СН₄ - 1638 млн^-1, СО - 103 млн^-1 [28]. Найбільшу небезпеку являють викиди хлорфторвуглеців (ХФВ), які використовуються як холодоагенти, розчинники, препарати гасіння, для розпилення лаків і барвників в аерозольних упаковках. Досягши озоносфери, ХФВ під дією ультрафіолетового випромінювання руйнуються; відривається атом хлору, а радикали, що залишилися, легко окислюються. Атом хлору і молекула ClO є каталізаторами, а руйнуються атоми кисню і молекули озону. Поряд з ХФВ руйнуванню озону сприяє надходження N₂О, СН₄. У 1982 р. японські, а в 1985 р. англійські вчені виявили у озоносфері над південним полюсом „озонову діру” розміром близько 3 млн. км² („ озонова діра ” - простір в озоносфері з помітним пониженням (до 50 %) фонової концентрації О₃). Було висунено декілька припущень про причини появи сезонного (вересень - жовтень) дефіциту О₃ над Антарктидою: 1) підвищене вироблення NO_x внаслідок зміни сонячної активності в атмосфері (11-річний цикл; активність в останньому циклі була підвищеною) з подальшим перенесенням від озоносфери; 2) винесення О₃ з полярної області за рахунок зміни циркуляції атмосфери; 3) збільшення кількості ХФВ і інших озоноактивних речовин (CF₃B, CF₂BCl і ін.); 4) надходження з рифтових зон Світового океану метану і ін.

Парниковий ефект. Відомо, що парник нагрівається на сонці, оскільки світлова енергія, яка проникає углиб крізь скло, поглинається і перетворюється на теплову (інфрачервоне випромінювання, менше за 1 мкм), що не проходить крізь скло. Поверхня Землі та атмосфера поглинають значну кількість випромінювання Сонця в діапазоні коротких хвиль, що призводить до їх нагрівання; одночасно вони випромінюють еквівалентну кількість енергії в діапазоні довгих хвиль (інфрачервоне теплове випромінювання) в космічний простір, тобто система знаходиться в стані радіаційної рівноваги. Температура земної поверхні залежить значною мірою від вмісту в атмосфері парів H₂O, CO₂, O₃ та інших газів, які легко пропускають випромінювання Сонця и досить ефективно відбивають інфрачервоні хвилі назад на поверхню Землі. Це явище називають природним парниковим ефектом. Якщо б не цей ефект, то середня температура земної поверхні не перевищувала б –6-18 ^оС, реально ж на даний момент вона досягає +15 ^оС. Концентрації природних та антропогенних парникових газів (СО₂, СО, N₂О, NO_x, СН_4, С₂Н₆, С₃Н₈, С₄Н_10, ХФВ) впливають на клімат. Частка газоподібних ЗР в парниковому ефекті оцінюється таким чином: СО₂ – 61 %, СН₄ – 23 %, ХФВ – 12 %, NО_х – 4 %. Основні джерела та поглиначі парникових газів [29]: видобуток, транспортування та спалювання палива; промислові неенергетичні процеси; сільське господарство та рільництво; лісове господарство та землекористування; ТПВ, побутові та промислові стоки. У останні роки відбувається глобальне підвищення температури атмосфери у зв'язку із постійним зростанням вмісту CO₂ та інших парникових газів. В порівнянні з до індустріальним періодом, коли вміст СО₂ був 275-285 млн^-1, з другої половини ХІХ ст. вміст СО₂ збільшився на 27 % і досяг в 2000 р. значення 368 млн^-1. Концентрація СН₄ за останні 150 років змінилась від 0,8 млн^-1 до 1,8 млн^-1. Країни, які підписали Кіотський протокол, зобов’язались до 2012 р. зменшити на 5,2 % викиди ЗР. За базовий рівень беруться обсяги викидів за 1990 рік.

Вплив забруднювальних речовин атмосфери на біоту. Атмосферне повітря є середовищем безпосереднього існування людей, а існуючий його склад - умовою життя. Всі ЗР атмосфери у тій чи іншій мірі справляють негативний вплив на здоров'я людини. Вони надходять до організму людини у основному через органи дихання. Близько 50 % частинок діаметром 0,02 - 0,2 мкм (1 мкм = 10^{-6 м), які проникають у легені, осаджуються там і справляють негативний ефект. У комплексі вони призводять до ураження верхніх дихальних шляхів, астми, емфіземи легенів, серцевої недостатності і т.д. NО} _х поглинаються кров'ю, справляють шкідливий вплив на зір, дихання; свинець руйнує еритроцити крові; аренові вуглеводні є канцерогенами; дрібні частинки пилу подразнюють слизову оболонку, а азбестовий пил може викликати фіброз легенів і рак. CO, який отруює організм людини, при тривалому впливі викликає безплідність. У природних умовах концентрація СО дуже незначна - не більше 0,2 млн^–1. Концентрації СО, значно вищі за гранично допустимі (ГДК_мр – 5 мг/м³, ГДК_сд - 3 мг/м³), призводять до фізіологічних змін в організмі, а концентрації більші ніж 750 млн^–1 - до летального наслідку. Ступінь впливу залежить не лише від концентрації, але й від тривалості впливу СО. Сумарна дія різних ЗР у повітрі може несприятливо впливати на організм, тому передбачене урахування ефекту сумації шкідливої дії ряду ШР: SO₂ – NO₂; SO₂ – C₆H₅OH; NO₂ – НCHO тощо. ЗР атмосфери негативно впливають на всі фiто- і зооценози. Так, деякі хімічні компоненти, проникаючи в рослинні тканини, порушують обмін речовин, структуру листя і пагонів. Найбільш небезпечні для рослин SO₂, фторутримуючі сполуки і смоги усіх типів. Рослини по-різному сприйнятливі до забруднення повітря (найбільш сприйнятливі - жито, пшениця, ячмінь, яблуня, береза, груша, сосна; більш стійкі - вишня, бузок, дуб тощо).

 

12. Антропогенне забруднення природних вод та його екологічні наслідки

 

Водні ресурси - це всі природні води Землі, які представлені водами річок, озер, водосховищ, боліт, льодовиків, підземних горизонтів, океанів і морів. Згідно „ Водному кодексу України ” (1995) водні ресурси – це „обсяги поверхневих, підземних і морських вод відповідної території”, а згідно ДСТУ 3041-95 – це „придатні для використання людиною в будь-яких формах і потребах запаси поверхневих вод, також вода льодовиків, вода пари атмосфери, ґрунтова волога”.

Усі галузі господарства по відношенню до водних ресурсів поділяються на водоспоживачів і водокористувачів. Водоспоживачі забирають воду, використовують її для виробки промислової та сільськогосподарської продукції або побутових потреб населення, а потім повертають у водний об'єкт, але вже в іншому місці, в меншій кількості і з іншими якісними характеристиками. Водокористувачі використовують воду як середовище (водний транспорт, рибальство і т.д.) або як джерело енергії (ГЕС), але можуть змінювати якість води (наприклад, водний транспорт), гідрологічний режим (наприклад, ГЕС) і т.д. Оскільки важко провести чітку межу між водоспоживанням і водокористуванням, то у „ Водному кодексі України ” (1995) залишилося одне поняття „ водокористування ” – використання вод (водних об’єктів) для задоволення потреб населення і галузей економіки. Використання води в залежності від цілей можна підрозділити на господарсько-питне, комунальне, сільськогосподарське, промислове, транспортне і т.д.

Розрізнюють 3 види забруднення поверхневих вод суші: біологічне, хімічне і фізичне.

Біологічне забруднення створюється мікроорганізмами (в тому числі хвороботворними), а також органічними речовинами, здатними до бродіння. Головне джерело біологічного забруднення поверхневих вод - комунально-побутові стоки, стічні води підприємств харчової, целюлозно-паперової та хімічної промисловості, стоки тваринницьких комплексів. Найбільш оптимальним санітарно-показовим мікроорганізмом води є кишкова паличка (Escherichia coli). З одного боку, вона - постійний мешканець кишечнику людини, а з іншого - забруднення вод бактеріями кишкової групи знаходиться в тісному зв’язку з надходженням фекалій, господарсько-побутових стічних вод і т.д., а відповідно і з наявністю патогенних бактерій. Колі-тітр – це найменший об’єм води, який припадає на одну кишкову паличку, а колі-індекс – це абсолютна кількість кишкових паличок в 1 дм³ води. Якщо вода очищена до значення колі-тітру 300 чи колі-індексу 3, вона є нешкідливою і не викликає ніяких епідемічних захворювань (ГОСТ 2874-82). Крім того, використовуються додаткові санітарно-показові організми: протей (мікроб гниття), термофільні (до 80 ^оС) мікроорганізми, бактеріофаги, гідробіологічні одноклітинні і багатоклітинні організми.

Гідробіонти поділяються на: 1) бентос (мешканці дна водойми чи водотоку, а також прикріплені до підводних предметів організми); 2) планктон (мешканці товщі води – від дна водойми до її поверхні); 3) нейстон (організми, які мешкають у поверхневій плівці води); 4) пагон (найпростіші, коловратки, черви, молюски, ракоподібні та ін., які зиму проводять у льоду в стані анабіозу, а весною оживають і продовжують планктонний чи бентосний спосіб життя). Гідробіонти мають санітарно-показове значення. При оцінці води за шкалою Р. Кольквіца – М. Марсона [33] необхідно враховувати не окремі організми, а суму видів, які є характерними для даної зони: I – полісапробна (зона дуже сильного забруднення); ІІ – α-мезосапробна і β-мезосапробна (зони середньої забрудненості); ІІІ – олігосапробна (зона чистої води).

Хімічне забруднення створюється надходженням до поверхневих вод різних ЗР, основними джерелами яких є доменне і сталеливарне виробництва, підприємства кольорової металургії, гірничодобувна, хімічна і нафтопереробна промисловості, а також екстенсивне сільське господарство (яке використовує додаткові мінеральні та людські ресурси, але не можливості технічного прогресу). Крім прямих скидів стічних вод необхідно враховувати також можливість забруднення поверхневих вод під час взаємодії з іншими природними середовищами (атмосферою, педосферою та літосферою). У поверхневі води суші надходить багато нітратів через нераціональне використання азотних добрив і збільшення викидів автотранспорту; це стосується і фосфатів (добрива, миючі засоби), вуглеводнів (нафта і продукти її переробки). Одним із небезпечних ЗР є синтетичні поверхнево-активні речовини (СПАР), які широко використовуються у побуті для збільшення змочування, піноутворювання. Застосування синтетичних миючих засобів (детергентів) призвело до значного збільшення вмісту фосфатів у річках США і, як наслідок - до інтенсивного розвитку водної рослинності, цвітіння річок, зниження вмісту водорозчинного кисню, паралізації діяльності мікроорганізмів.

Біохімічне споживання кисню (БСК) - показник забруднення органічними речовинами; показує яку кількість кисню потрібно мікроорганізмам для переробки усієї схильної до розкладання органічної речовини у неорганічні сполуки протягом декількох діб (наприклад, протягом 5 діб – БСК₅; за вимогами Держстандарту БСК₅ для питної води не повинне перевищувати 3 мг O₂ на 1 дм³ води). Вміст розчиненого кисню - обернено пропорційний БСК (питна вода повинна містити в собі більше 4 мг розчиненого O₂ на 1 дм³).

Хімічне споживання кисню (ХСК) - це кількість кисню (або окислювача у розрахунку на кисень) у мг/дм³, яка потрібна задля повного окислювання органічних речовин, що містяться у пробі, при якій С, H, S, P та інші елементи (окрім N), якщо вони присутні в органічній речовині, окислюються до СО₂, Н₂О, SO₄, Р₂О₅, а N перетворюється на амонійну сіль.

Фізичне забруднення поверхневих вод створюється скидом у них тепла і радіоактивних речовин. Теплове забруднення пов'язане, головним чином, з тим, що вода, яка використовується задля охолоджень ТЕС та АЕС, скидається потім у водні об’єкти. Внесок у теплове забруднення додають також і деякі промислові підприємства.

ЗР у водні об’єкти надходять такими шляхами: із стічними водами населених пунктів, міст, промислових і сільськогосподарських підприємств; з дощами і талими водами в результаті змиву з поверхні ґрунту побутового бруду, нафтопродуктів, добрив, отрутохімікатів та інших речовин; від водного транспорту і споруд на берегах; безпосередньо з атмосферними опадами, в яких містяться розчинені ЗР від викидів в повітряний басейн.

Зворотна вода – це вода, що повертається за допомогою технічних споруд і засобів із господарської ланки кругообігу води до його природних ланок у вигляді скидної, дренажної і стічної води (ДСТУ 3041-95): 1) скидна вода – вода, що відводиться із зрошуваних сільськогосподарських угідь і поливних забудованих територій, а також вода, відведена від ділянок, на яких застосовується гідромеханізація; 2) дренажна вода - вода, яка профільтрувалась у дренаж із тіла гідротехнічної споруди чи її основи, а також із осушуваного (зрошуваного) земельного масиву; 3) стічна вода - вода, що зібралась у процесі господарьско-побутової та виробничної діяльності чи при відведенні наслідку опадів із забудованих територій.

За походженням стічні води поділяються на: 1) господарсько-побутові; 2) промислові; 3) поверхневий стік підприємств і населених пунктів; 4) сільськогосподарські; 5) рудникові і шахтні води. Кожна група має свій специфічний склад, в якому переважає певна асоціація ЗР.

Вміст ЗР у воді регламентується санітарними нормами і правилами та рибогосподарськими вимогами і вимірюється концентрацією в мг/дм³. Характеристикою небезпечності речовини для людини і живих організмів є гранично допустима концентрація (ГДК) і клас шкідливості (I – надзвичайно шкідливі, ІІ – дуже шкідливі, ІІІ – шкідливі, IV – помірно шкідливі).

ГДК – максимальні концентрації, при яких речовини не впливають безпосередньо або опосередковано на стан здоров’я населення (при дії на організм продовж всього життя) і не погіршують гігієнічні умови водокористування. ГДК встанавлюється за лімітуючою ознакою шкідливості (ЛОШ). Встановлено такі ЛОШ: санітарно-токсикологічна, загальносанітарна, органолептична, рибогосподарська. Таким чином, ГДК – це мінімальні концентрації речовин, при яких проявляється одна з лімітуючих ознак шкідливості.

Гранично допустимий скид (ГДС) – кількість ШР у стічних водах, максимально допустима для відведення в установленому режимі у певному пункті водного об'єкта за одиницю часу з метою забезпечення норм якості води у контрольному пункті. ГДС розраховується за найбільшими середньогодинними витратами стічних вод (м³) фактичного періоду їх спуску. Концентрація речовин приймається в мг/л або мг/м³, а величина ГДС розраховується в грамах на годину (г/год). Величина ГДС визначається за формулою: ГДС= q_ст · С_д, де q_ст - витрата стічних вод (м³/год); С_д – допустима концентрація речовини в стічних водах (г/м³).

Неочищені і частково очищені стічні води, що надходять до водних об'єктів, призводять до зміни їх фізико-хімічних властивостей та забруднення. У забруднених водних об'єктах відбуваються складні процеси, які приводять до відновлення природного стану їх режиму. Сукупність гідродинамічних, біологічних, хімічних і фізичних процесів, які приводять до зниження концентрації ЗР у воді, називається самоочищенням. У багатьох водоймах та водотоках цей процес стає усе більш утрудненим через велику кількість ШР, які надходять і поділяються на: 1) мінеральні (пісок, глина, шлаки, зола, розчини і емульсії солей, кислот, лугів, радіоактивні сполуки); 2) органічні (речовини рослинного і тваринного походження, а також смоли, феноли, спирти, барвники, альдегіди, сірко- та киснеутримуючі сполуки і т.д.); 3) біологічні (хвороботворні бактерії, віруси, збудники інфекцій).

Забруднення підземних вод (ПВ) - скид людиною (прямий або непрямий) речовин та енергії в ПВ, який в результаті спричиняє ризик для здоров'я людей, шкоду живим ресурсам та водним ЕС, або заважає використовувати воду в інших законних цілях. Прямий скид - вне­сення в підземні води ЗР без фільтрації крізь родючий ґрунт чи підґрунт (ґрунт); непрямий скид - внесення в підземні води ЗР після фільтрації крізь родючий ґрунт чи підґрунт. Забруднення ПВ - це викликана антропогенною (техногенною) діяльністю зміна якості води у порівнянні з нормами якості води по видах водокористування (питне, іригаційне, технічне, бальнеологічне, промислове, теплоенергетичне), яка робить воду частково чи повністю непридатною для використання за призначенням. Причинами забруднення ПВ можуть бути складування різних відходів на земній поверхні, в різних накопичувачах рідких відходів, експлуатація водоносних горизонтів тощо. Чималий техногенний вплив на ПВ має місце при пошуках, розвідці, експлуатації, транспортуванні і переробці багатьох корисних копалин. Так, при розробці родовищ корисних копалин із надр вибираються ПВ, що призводить до порушення природного стану ландшафтних компонентів. При цьому здійснюється прямий чи непрямий вплив на ПВ, що призводить до зміни їх якісних та кількісних параметрів у процесі забруднення. ЗР проникають у водоносні горизонти й викликають такі види забруднень: хімічне, бактеріальне (мікробне), теплове і радіоактивне.

Якість прісних ПВ, які використовуються для водопостачання, визначається, як і для поверхневих вод суші, державними стандартами
(ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая»; СанПіН), що включають бактеріологічні, орга­нолептичні та хімічні показники.

Світовий океан є безвідмовним приймачем усякого роду відходів. Скид у нього надто великої кількості шкідливих речовин, пестицидів, добрив, зростаюче забруднення морського середовища нафтопродуктами (НП), засмічення річкових естуаріїв - все це робить реальним припущення про те, що може наступити такий момент, коли океан перестане служити людині. Близько 70 % забруднення морського середовища пов'язане з наземними джерелами. Забруднення виникає також в результаті судноплавства і скиду відходів у море. До основних джерел забруднення морських вод можна віднести [24]: скид промислових і господарських вод безпосередньо у море або з річковим стоком; надходження з суші різних ЗР, що застосовуються в сільському і лісовому господарствах; навмисне поховання ЗР в морі; втрати різних ЗР у процесі суднових операцій; аварійні викиди з суден або підводних трубопроводів; розробка корисних копалин на морському дні; перенесення ЗР крізь атмосферу.

Забруднення і отруєння морських вод відбувається при затоплюванні (дампінгу) ємностей з отрутохімікатами, побутовими та промисловими відходами, а також при дампінгу ґрунтів днопоглиблювальних робіт. З 1967 р. здійснювалось поховання у глибоководних частинах океану радіоактивних відходів у герметичних металевих контейнерах, залитих бетоном або бітумом. Однак екологічні наслідки дампінгу радіоактивних відходів після розгерметизації цих контейнерів можуть бути дуже негативними.

Чорне море визнане як найбільш забруднене і світі. До основних джерел і видів антропогенного впливу на ЕС Чорного моря відносяться [30]: 1) ріки (скорочення прісноводного стоку, внесення в море різних ЗР); 2) сільське господарство (внесення в море добрив, отрутохімкатів, частинок ґрунту); 3) промисловість (внесення в море ВМ, СПАР, НП); 4) населені пункти (внесення в море неочищених або недостатньо очищених стічних вод, патогенних мікроорганізмів, СПАР, НП); 5) атмосферне випадання (внесення в море фосфатів, нітратів, ртуті, свинцю, пилу); 6) судноплавство (внесення в море НП, екзотів, шумове забруднення і т.д.); 7) порти (забруднення акваторій, поглиблення дна, прокладка судноплавних каналів, дампінг, перетворення природи лиманів); 8) рибний промисел (перелов біологічних ресурсів, пошкодження і руйнування донних угруповань на шельфі); 9) видобуток мінеральних ресурсів (пошкодження і руйнування донних угруповань на шельфі); 10) захист берегів (зміна умов мешкання крайових угруповань моря, створення застійних зон, збільшення забрудненості вод і донних відкладів); 11) рекреація (мікробне забруднення моря, засмічення прибережної відходами, які довго не руйнуються, некерований видобуток „дарів моря”).

Екологічна оцінка якості поверхневих вод суші та естуаріїв є складовою частиною нормативної бази для комплексної характеристики стану НС України (стосовно гідросфери). Екологічна оцінка якості вод – віднесення вод до певного класу і категорії згідно з екологічною класифікацією на підставі аналізу значень показників (критеріїв) її складу і властивостей з послідовним їх обчисленням та інтегруванням. Екологічна класифікація якості поверхневих вод суші та естуаріїв України побудована за екосистемним принципом. Вона включає три групи спеціалізованих класифікацій, а саме: 1) за критеріями сольового складу; 2 ) за трофо-сапробіологічними (еколого-санітарними) критеріями (сапробність – рівень вмісту у воді органічних речовин, що розкладаються; вона може визначатися за характеристиками видового складу і чисельності гідробіонтів-індикаторів; трофність – ступінь біологічної продуктивності водних екосистем, який визначається вмістом у воді фосфору, азоту і інших біогенних елементів та комплексом гідрологічних, гідрохімічних, гідробіологічних і інших факторів); 3) за критеріями вмісту специфічних речовин токсичної і радіаційної дії, а також за рівнем токсичності. Назви надані класам і категоріям якості вод за ступенем їх чистоти (забрудненості): I – дуже чисті, ІІ - чисті, ІІІ – забруднені, IV – брудні, V – дуже брудні [31].

Під впливом антропогенної діяльності відбуваються якісні та кількісні зміни водних ресурсів. Однак, здатність водних об'єктів до самоочищення при значному надходженні ЗР, особливо антропогенного походження, знижується.

Зворотні води значно збагачені біогенними елементами, які сприяють евтрофуванню водойм. Евтрофування (евтрофікація) – підвищення біологічної продуктивності водних об’єктів, в першу чергу водойм, в результаті накопичення у воді біогенів (N, P, C) під дією природних чи антропогенних факторів. Основною причиною евтрофування („ цвітіння ”) водних об’єктів (річок, водоймищ, озер, водосховищ, ставків, морів) є масове утворення синьо-зелених водоростей (СЗВ). Із 3400-4100 видів фітопланктону біля 300 (7 %) здатні до створення масових скупчень. Масовий розвиток СЗВ обумовлюють такі фактори: 1) фізичні (горизонтальна неоднорідність водної маси; вертикальна стратифікація; висока сонячна активність; оптимальна температура води; вітри, течії, припливи; опріснення води); 2) хімічні (високий вміст біогенів, розчинених і завислих органічних речовин); 3) біотичні (відсутність або зменшення харчування фітопланктоном, зоопланктоном і нектоном); 4) антропогенні (забруднення водних об’єктів біогенними речовинами). Внаслідок посиленого розвитку у водному об’єкті рослин і мікроорганізмів, а потім їх відмирання, погіршуються органолептичні та фізико-хімічні властивості води (зменшується її прозорість, вода набуває зеленого чи жовто-бурого кольору, з’являються неприємний смак і запах, підвищується значення рН, спостерігається дефіцит кисню, виникають заморні явища і т.д.). Якість води погіршується при концентрації сирої біомаси СЗВ до 50-250 г/м³ води, а екологічно небезпечними є концентрації від 250-500 г/м³ і більше. В результаті „цвітіння” водних об’єктів: 1) наноситься шкода стану гідробіоценозів і здоров’ю населення, господарському використанню водних ресурсів; 2) отруюються і гинуть дикі і домашні тварини і птахи, деякі гідробіонти; 3) руйнуються природні і напівштучні (аквакультури) ЕС, порушується біологічна різноманітність водних об’єктів; 4) наноситься значний економічний збиток (наприклад, негативні наслідки евтрофування північно-західної частини Чорного моря).

У самих загальних рисах очистка стічних вод здійснюється за двоступеневою схемою: механічна, біологічна очистка, а потім доочистка або глибока, яка полягає у [13]: 1) попередній очистці (видаляється сміття і пісок механічним способом); 2) первинній очистці (видаляються тонкодисперсні частинки у відстійниках); 3) вторинній або біологічній очистці (беруть участь природні редуценти і детритофаги, які утворюють піраміду біомаси: органічні колоїди - гриби і бактерії - простіші - черв'яки і коловратки); 4) доочистці (шляхом дистиляції або фільтрації обходиться дорого, тому, наприклад, фосфати видаляють шляхом додавання СаСО₃); 5) дезинфекції (знищуються патогенні мікроорганізми). Такі схеми досить дорогі, але дають можливість здійснення оздоровчих заходів.