Наслідки дії нафти на морські екосистеми:
Нафта впливає на структуру морських угрупувань: при нафтовому забрудненні змінюється співвідношення видів і зменшується їх різноманітність. Так, в більшої кількості розвиваються мікроорганізми, які годуються нафтовими вуглеводнями, а біомаса цих мікроорганізмів отруйна для багатьох морських мешканців.
Доведено, що не менш небезпечним є тривалий хронічний вплив навіть невеликих концентрацій нафти. При цьому поступово падає первинна біологічна продуктивність моря.
Вуглеводні нафти здатні розчиняти в собі ряд інших токсичних речовин, таких як пестициди, солі важких металів, що разом з нафтою концентруються у верхніх шарах води і ще більше отруюють її.
Ароматична фракція нафти містить речовини мутагенної і канцерогенної природи, наприклад, бенз[]пірен. Бенз[]пірен активно циркулює в морських харчових ланцюгах і, нарешті, потрапляє до їжи людей.
Найбільша кількість нафти зосереджена в тонкому верхньому шарі морської води, який грає особливо важливу роль у різноманітних життєвих процесах океану (в цьому шарі зосереджено безліч організмів). Поверхневі нафтові плівки порушують газообмін між атмосферою і океаном (зазнають змін процеси розчинення і виділення кисню, змінюється режим обміну вуглекислого газу), порушують теплообмін води, змінюють відбивну спроможність морської води.
Пестициди. Хлоровані вуглеводні широко застосовуються як засоби боротьби з шкідниками сільського та лісного господарства. До цього класу речовин відноситься відомий пестицид ДДТ, являються всюди в Світовому океані, включаючи Арктику і Антарктику. Вони легко розчиняються в жирах і тому накопичуються в органах риб, хижаків, морського птаства. Будучи ксенобіотиками, тобто речовинами повністю штучного походження, вони не мають серед мікроорганізмів своїх «споживачів» і тому майже не розкладаються в природних умовах, а тільки накопичуються в Світовому океані. Ці сполучення гостро токсичні, впливають на кровотворну систему, подавляють ферментативну активність, сильно впливають на спадкоємність.
Неорганічні домішки. До неорганічних речовин, що забруднюють води морів і океанів, відносяться сполучення важких металів. Важкі метали, багато з яких володіють токсичними властивостями, надходять в океан разом з річковим стоком. Загальна величина річкового стоку складає 46 тис. км3 води в рік. Разом з ним в Світовий океан надходить до 2 млн. т свинцю, до 20 тис. т кадмію і до 10 тис. т ртуті. Найбільш високі рівні забруднення мають прибережні води і внутрішні моря. Чималу роль в забрудненні Світового океану грає і атмосфера. Так, наприклад, до 30% всієї ртуті і 50% свинцю, що надходять в океан щорічно, переноситься через атмосферу.
Фізичне забруднення пов'язане із зміною фізичних параметрів водного середовища, з наявністю певних механічних і теплових домішок.
До механічних домішок відносять донні осади. Збільшення донних осадів відноситься до одного з гідрологічних наслідків урбанізації. Кількість донних осадів в ріках і водосховищах постійно зростає через ерозію ґрунтів, яка в свою чергу зумовлена помилками при проведенні меліоративних сільськогосподарських робіт, знищенням лісів, а також через зарегульованість річкового стоку. Це явище призводить до порушення екологічної рівноваги у водних системах, згубно діє на донні організми.
Джерелом теплового забруднення є підігріті води, що потрапляють у навколишнє середовище від теплоелектростанцій і підприємств промисловості. Підвищення температури природних вод має цілий ряд негативних наслідків: змінюються природні умови мешкання водних організмів, знижується кількість розчиненого у воді кисню, змінюється швидкість обміну речовин водних організмів. Багато мешканців рік, озер або водосховищ внаслідок цього гинуть, розвиток інших пригнічується.
Біологічне забруднення полягає у зміні властивостей води в результаті підвищення в ній кількості мікроорганізмів, рослин і тварин.
Розклад органічних речовин, що надходять у водосховища з різноманітними стоками, відбувається під впливом мікроорганізмів і супроводжується споживанням розчиненого в воді кисню. Якщо кисню у воді достатньо і органічних відходів небагато, то аеробні бактерії досить швидко перетворюють їх в порівняно нешкідливі залишки. В протилежному випадку діяльність аеробних бактерій пригнічується, вміст кисню різко падає, починаються процеси гниття. За вмістом кисню у воді нижче 5 мг/ л, а в районах нересту – нижче 7 мг/ л багато видів риб гине.
Хвороботворні мікроорганізми і віруси містяться в погано оброблених або зовсім не оброблених каналізаційних стоках населених пунктів і тваринницьких ферм. Через попадання цих стоків у питну воду патогенними мікробами і вірусами викликаються різноманітні епідемії, такі як спалахи сальмонеліоза, гастроентеріта, гепатіта та інші. В розвинених країнах сьогодні розповсюдження епідемій через суспільне водопостачання відбувається рідко. Можуть бути заражені харчові продукти, наприклад, овочі, через удобрення ланів шламами (від нім. Schlamme – бруд) після очистки побутових стічних вод.
Водні безхребетні (устриці або інші молюски) із заражених водосховищ часто були причиною спалахів черевного тифу.
Стічні води – це води, що було використано на побутові, виробничі або інші потреби, і забруднені різноманітними домішками, що змінили їх первісний хімічний склад і фізичні властивості, а також води, що сходять з території населених пунктів і промислових підприємств в результаті випадіння атмосферних опадів або поливання вулиць.
В залежності від походження стічні води поділяються на 3 основні категорії:
Ø Побутові стічні води (від туалетних кімнат, душових, кухонь, пралень, столових, лікарень, вони надходять також від побутових приміщень промислових підприємств).
Ø Виробничі стічні води – води, що були використані в технологічних процесах, і не відповідають більше вимогам, що подаються до їх якості. До цієї категорії відносять води, які відкачують на поверхню землі при здобичі корисних копалин.
Ø Стічні води після атмосферних опадів – дощові й розталі води, які стікають з територій підприємств, вулиць та інші.
5. Характер і склад стічних вод, що скидаються промисловими підприємствами, надто різноманітні, розрізняються тому і способи очистки їх від забруднень.
Вибір способу очистки залежить від конкретних особливостей виробництва та якості природних вод, які використовуються. Таким чином, вибір способу очистки обумовлюється:
- технологічними особливостями виробництва;
- фізичним станом забруднень у воді;
- концентрацією забруднюючих речовин;
- станом, в якому знаходяться розчинені речовини: молекулярним або іонним.
Очищення стінних вод — це руйнування або видаленню з них забруднюючих домішок і знищення в них хвороботворних мікробів.
Нині використовуються два основних методи очищення стічних вод: очищення в штучних умовах (на спеціально створених спорудах, установках) і в природних умовах (на полях зрошення, фільтрації, біологічних ставках тощо). Останнім часом за рубежем дедалі частіше застосовують комбінацію цих двох методів.
Забруднені стічні води послідовно очищають механічним, хімічним і-біологічним способами.
Механічне очищення полягає у видаленні із стічних вод нерозчинних речовин (піску, намулу, глини), а також жирів, нафтопродуктів, смол тощо. Для цього використовують решітки, піскопастки, сита, відстійники, а також спеціальні фільтри й центрифуги. Сучасними передовими метолами на кращих зарубіжних установках із стічних вод виділяється до 95 % твердих нерозчинних домішок.
Хімічне очищення стічних вод відбувається після їх механічного очищення. Цей спосіб передбачає внесення в забруднену різними сполуками воду спеціальних речовин-реагентів, які, вступаючи в реакцію з забруднювачами, утворюють нешкідливі сполуки або нерозчинні речовини, що випадають в осад і видаляються. Хімічні методи очищення дуже часто доповнюють фізико-хімічними, такими як випарювання, екстракція, нейтралізація, поглинання домішок спеціальними речовинами-сорбентами тощо.
Біологічна очистка стічних вод заснована на спроможності деяких мікроорганізмів руйнувати органічні і деякі неорганічні сполуки (сульфіди, солі амонію), перетворюючи їх в нешкідливі продукти окислення - воду, вуглекислий газ, нітрат- і сульфат іони та інші. Ефективність способу - 85-95%.
Вважається, що всі органічні речовини можуть в тому або іншому ступені руйнуватися мікроорганізмами, за винятком штучно синтезованих сполук, для яких в природі немає мікроорганізмів, здатних їх споживати. Мікроорганізми можуть окислювати органічні речовини в невеликій концентрації, це є важливою перевагою способу біохімічної очистки у порівнянні з іншими засобами очистки.
Очищені біохімічним способом виробничі стічні води відповідають санітарно-гігієнічним вимогам і рибогосподарським нормативам, тому їх можна вертати в водосховища, а також використовувати в оборотному водопостачанні. Доцільна біохімічна очистка виробничих стічних вод спільно з господарсько-побутовими водами, бо останні вносять азотисті речовини, необхідні для живлення і розмноження мікроорганізмів. Недоліком біохімічної очистки є мала швидкість окислювальних процесів, внаслідок чого потребуються очисні споруди великих обсягів.
Способи термічної очистки стічних вод полягають в повному знищенні забруднюючих речовин при високій температурі (згоранні) з отриманням нетоксичних продуктів згорання і твердого залишку. Можливі різноманітні варіанти застосування термічного способу, починаючи від повного знищення стоків з отриманням невеликої кількості твердого залишку і до значного зменшення (упарюванню) стоків, після чого концентровані розчини можна або заховувати у відвалах, або використовувати для отримання цінних продуктів. Але в будь-якому варіанті термічна очистка виключає забруднення стоками водосховищ. Недоліки способу: при термічній очистці потрібно випаровувати величезні кількості води, що зв'язано з великими витратами тепла і вимагає апаратів великого обсягу. Цей спосіб економічно недоцільний при великих обсягах стічних вод і при малих концентраціях забруднювачів. В деяких випадках вдається зменшити економічні витрати частковою регенерацією тепла при використанні водяної пари, або окупити витрати з очистки отриманням цінних продуктів.
Спосіб очистки і конструктивне оформлення процесу вибирають з урахуванням:
- санітарних і технічних вимог до якості очищених вод і подальшого їх використання;
- кількості стічних вод;
- наявності у підприємства необхідних для процесу знешкодження енергетичних і матеріальних ресурсів (палива, електроенергії, сорбентів, реагентів), а також необхідної площі на спорудження очисних споруд;
- ефективності процесу знешкоджування.
Необхідний ступінь очистки вибирають так, щоб якість очищеної стічної води відповідала стандартним вимогам.
Окрім забруднених стічних вод на промислових підприємствах утворюються умовно чисті води, які після охолоджування в градирнях спрямовуються в оборотні системи.
6. Навіть при самій досконалій очистці, включаючи біологічну, до 10% розчинених неорганічних і органічних забруднюючих речовин залишаються в очищених стічних водах. Така вода може стати придатною для споживання тільки після багаторазового розведення чистою природною водою.
І тут важливо співвідношення абсолютної кількості стічних вод й водного стоку рік. Світовий водогосподарський баланс показав, що на всі види водоспоживання витрачається 2200 км3 прісної води на рік. На розведення стоків йде майже 20% ресурсів прісних вод світу. На 1 км3 очищеної стічної води витрачається 10 км3 річної води, а для неочищеної – в 3-5 разів більше.
Кількість прісної води не зменшується, та її якість різко падає. Це потребує змінити стратегію водокористування. Необхідність примушує ізолювати антропогенний водний цикл від природного. На практиці це означає перехід на замкнуте водопостачання, на маловодні або маловідходні технології, і, нарешті, на «сухі» або безвідхідні технології, що супроводжуються різким зменшенням кількості стічних вод та зменшенням обсягів споживання води.
Часто витрати на очистку стічних вод з метою їх повторного використання в системах промислового водопостачання значно менші, ніж витрати на очистку їх відповідно з ГДК речовин для скидання вод у водосховище.
Існує декілька перспективних шляхів зниження кількості забруднених стічних вод:
розробка і впровадження безводних технологічних процесів;
вдосконалення існуючих процесів;
розробка і впровадження більш досконалого обладнання;
впровадження апаратів повітряного охолоджування;
повторне використання очищених стічних вод в оборотних системах води для охолодження.
Серед перелічених найбільш раціональний засіб зменшення кількості стічних вод – це створення оборотних і замкнених систем водопостачання, які виключають скидання води у водосховища.
Застосування оборотного водопостачання дозволяє в 20-50 разів зменшити споживання природної води. Наприклад, для вироблення 1 тони каучуку при прямоточному водопостачанні в старих виробництвах вимагається 2100 м3 свіжої води, а при оборотному водопостачанні - лише 165 м3.
