Гидросфера және оның ғаламдық проблемалар

Әлемдік мұхиттың зиянды және улы заттармен, мұнаймен және мұнай  өнімдерімен, радиоактивті заттармен  ластануы үлкен алаңдатушылық тудырып  отыр. Ластанудың масштабын мына мәліметтерден  көруге болады: жағалаудағы суларға  жыл сайын 320 млн тонна темір, 6,5 млн тонна, фосфор, 2,3 млн тонна  қорғасын бөлінуде. 1995 жылы тек Қара теңіз бен Азов теңіздерінің өзіне  ғана 7,7 млрд/м3 лас тұрмыстық және өнеркәсіптік ағын сулар төгілген. Әсіресе Персия және Аден шығанақтарының сулары және Балтық теңізі мен Солтүстік  теңіздің сулары да қатты ластанған. 1945-1947 жылдары кеңес, ағылшын және американдық команда басқармалары қолға түскен және өздерінің улы  заттары бар (иприт, фосген) 300 мың  тонна оқ-дәрілері суға батырылды. Суға батыру операциялары асығыс, экологиялық  қауіпсіздік нормалары сақталмай жасалды. Судың әсерінен қазіргі кезде химиялық оқ - д ә р і л е р д ің корпустары қатты зақымдалды, ал мұның арты жақсылық қа апармайтыны белгілі.

Мұхитты қатты ластаушылардың бірі мұнай жоне мұнай өнімдері. Әлемдік мұхитқа жыл сайын  орта есеппен 13-14 млн тонна мұнай  өнімдері төгілуде. Мұнаймен ластанудың екі түрлі қаупі бар: біріншіден, су бетінде теңіз фаунасы мен  флорасына қажетті оттегіні жібермейтін  пленка түзіледі; екіншіден, мұнайдың өзі жартылай ыдырауы ұзақ уақытқа  созылатын улы зат болып есептеледі. Судың құрамында мұнайдың мөлшері 10- 15 мг/кг жағдайда планктон мен майда  шабақтар қырылып қалады. Үлкен танкерлердің апатқа ұшырауы кезінде мұнай  өнімдерінің суға төгілуін нағыз  экологиялық катастрофа деп айтуға болады.

Әсіресе радиоактивті қалдықтарды (РАҚ) көму кезіндегі радиоактивті ластану  өте қауіпті болып табылады. Алғашында  радиоактивті қоқыстардан арылудың жолы РАҚ-ды мұхиттар мен теңіздерде көму болды. Әдетте бұлар 200 литрлік  бөшкелерге салынып, үстіне бетон құйып  теңізге тастайтын белсенділігі төмен қалдықтар болды. Алғашқы  РАҚ-ды АҚШ Калифорния қаласынан 80 км қашықтықта көмді. 1983 жылға дейін  РАҚ-ды ашық теңіздерге көмуді 12 ел жүргізіп келді. Тынық мұхит суына 1949- 1970 жылдары  арасында РАҚсалынған 560 261 контейнер  көмілген.

Соңғы уақытта Әлемдік  мұхитты қорғауға арналған бірнеше  құжаттар қабылданды. 1972 жылы Лондонда жоғары және орташа деңгейдегі радиациялар  қалдықтарымен теңіздерді ластауды тоқтату бойынша Конвенцияға  қол қойылды. Орташа және төмен деңгейдегі радиоактивті қалдықтарды көму тек  арнайы рұқсатпен жүргізілетін болды. 70-ші жылдардың басынан бері 10 теңізді  бірге игеретін әлемнің 120 мемлекетін біріктіретін БҰҰ-ның «Аймақтық  теңіз» экологиялық бағдарламасы жұмыс  жасап келеді. Аймақтық көпжақты: Солтүстік-Шығыс  Атлантика теңіз ортасын қорғау Конвенциясы (Париж, 1992 ж.); Қара теңізді  ластану дан қорғау бойынша Конвенция (Бухарест, 1992 ж.) және бірқатар басқа  да келісімдер жасалды.

Гидросфераның ластануы

Жер планетасындағы судың  жалпы мөлшері — 1386 млн.км3. Бұл  судың 96,5 % Әлемдік мұхитқа тиесілі. (13-кесте). 
Мұхиттардың орташа тереңдігі 3704 м ал ең тереңі — 11034 м Жер қойнауының жоғарғы бөлігінде түрлі тереңдікте жер асты суының қоры бар. Тұщы сулар әдетте, 150-200 м тереңдікте орналасады да, тереңдеген сайын тұздана береді. 
Жер астындағы тұщы сулардың көлемі жер бетілік тұщы су көлемінен 100 есе көп. Су табиғатта үш түрлі агрегат күйде (қатты, сұйық, газ) кездеседі. 
Қазіргі кезде адамзат қоғамында бір жылда тұщы судың 3000 км3 шамасындайы жұмсалады. Суды ең көп пайдаланатын ауыл шаруашылығы. Ауыл шаруашылығында пайдаланылған судың төрттен үш бөлігі қайтарылмайды. Мысалы, 1 тонна бидай өсіру үшін барлық вегетациялық кезеңінде 1500 тонна, 1тонна күрішке — 7000 тонна, мақтаға 10 000 тонна су жұмсалады. 

Өнеркәсіпте 1т. өнім алу  үшін болат, шойын — 15-20 м3, кальцийленген  сода — 10, күкірт қышқылы — 25-80, азот қышқылы — 80-180, синтетикалық жібек  — 300-400 м3, синтетикалық талшық — 500, мыс  — 500, пластмасса — 500-1000, синтетикалық каучук — 2000-3000 м3 т.с.с. су жұмсалады. Қуаты 300000 квт/сағ. Жылу электр станциясына  жылына 300 км3 су қажет. 
Соңғы жылдары өзен, көл, теңіз бен мұхит суларының ластануы қатты байқалуда. Табиғи суларды ластаушы негізгі көздер төмендегілер: 
1) өндіріс орындарынан шыққан поллютанттар бар атмосфералық сулар; 
2)фекалийлер, детергенттер, микроорганизмдер (олардың ішінде патогенді де) бар тұрмыстық сулардан құралған ағызынды сулар;

3)суды көп пайдаланатын қара металлургия, химия, орман-химия, мұнай өңдеу өнеркәсіптерінің ағызынды сулары.

Өндірістің дамуына және суды пайдаланудың артуына байланысты ағызынды сулардың мөлшері де артып отыр. 60 жылдардың өзінде-ақ жыл сайын әлемде 700 млрд м3 ағызынды сулар жиналатын еді. Өзендердің ластануы соңғы жылдары қатты байқалып отыр. Мысалы, тек қана Рейн өзені жыл сайын 941 т. сынап, 1040 т. 1700т.  қорғасын, 1400 т. мыс, 13 000 т. мырыш, 100 т. хром мен 20 млн т . түрлі тұздармен ластанады. 
Жер бетіндегі ең лас — Жерорта теңізі болып табылады. Ағызынды сулардың зиянды әсерінен ондағы балықтардың 80 проценті қырылып қалған. Кемелердің апатқа ұшырауынан, танкер резервуарларын жуған судан және мұнай өндіру жұмыстары кезінде жыл сайын Әлемдік мұхит сулары 12-15 млн т. мұнаймен ластанады. Судың бетіндегі мұнай қабаты атмосфера мен гидросфера арасындағы газ алмасу процесін бұзып, оттектің жетіспеушілігінен гидробионттардың қырылып қалуына себеп болады. 
Ауыл шаруашылығы да суды ластаушы көздердің бірі болып саналады. Ауыл шаруашылығында қолданылатын улы химикаттар топырақтан шайылып, суға түседі. Мал шаруашылығында түзілген өлі органикалық заттар (көң, шірінді, мочевина) топырақтан суға түсіп, олардың көп массасы улы әсері болмаса да, су экожүйелеріне едәуір әсер етеді. Органикалық заттары бар ағызынды суда биогенді элементтер әсіресе, азот пен фосфор көп болады, олардың әсерінен суда фитопланктон жаппай көбейіп дами бастайды, әсіресе көк жасыл, қоңыр балдырлар тез көбейіп, жоғарғы сатыдағы су өсімдіктерінің қарқынды дамуына жағдай жасайды. Бұл организмдер өсіп, дамып, өліп, нәтижесінде судағы органикалық заттардың массасы артады. Аэробты организмдердің оттекпен тыныс алуы нәтижесінде тез арада оттектің жетіспеушілігі туындайды. Сондықтан су тіршілікке жарамсыз болып, онда анаэробты процестер басым бола бастайды. Бұл процесс эвтрофикация деп аталады. Эвтрофикация дегеніміз — суда табиғи, не антропогендік факторлар әсерінен биогенді элементтердің жинақталуы нәтижесінде су объектілерінің биологиялық өнімділігінің артуы. Анаэробты процестер судың екінші реттік ластануы болып табылады. Эвтрофикация — суға оңай тотығатын минералды тыңайтқыштардың түсуі, не егістіктерден азот пен фосфор тыңайтқыштарының шайылуы нәтижесінде де болуы мүмкін. 
Атмосфераның ластануына қарағанда сулардың ластануы көбірек қауіп туғызатын себептерін төмендегіше деуге болады: 
1)сулы ортада өздігінен тазару, ауаға қарағанда әлдеқайда жәй жүреді;

2)судың ластану көздері өте көп;

3)сулы ортада жүретін табиғи процестер ластаушылар әсеріне сезімтал және олар атмосферада жүретін процестерге қарағанда жер бетіндегі тіршілік үшін аса маңызды болып табылады.

Суды тазарту және ластанудан қорғау

Табиғи суларда олардың  өздігінен тазару құбылысы жүреді. Бірақ бұл процесс өте жай  жүреді. Өндірістік-тұрмыстық қалдықтар  мөлшері салыстырмалы аз болған кезде  өзендерде өздігінен тазару құбылысы жеткілікті дәрежеде жүрген болар еді. Бірақ, өкінішке орай, қазіргі таңда  ғылыми — техникалық революцияның қарқынды дамуынан судың ластану  деңгейінің қарқыны өте мөте жоғарылап  отыр. Сол себептен, ағызынды суларды  тазарту және оларды қайтадан пайдалану  қажеттілігі туындап отыр. 
Ағызынды суларды оларды ластаушы заттардан тазарту күрделі процесс. Олар — механикалық, физико-химиялық және биологиялық болып бөлінеді. Бұл әдістердің әрқайсысын таң- дап алу ағызынды судың ластану сипаты мен ондағы қоспалардың зияндылығына байланысты. 
Суды тазартудың механикалық әдісі бойынша суды тұндыру және сүзу арқылы ондағы механикалық қоспалардан тазартады. Көлемі түрлі бөлшектер мөлшеріне қарай әртүрлі конструкциялы торлармен, су бетілік қоспалар — май, смола, мұнай ұстағыштар арқылы сүзіледі. 
Физико-химиялық әдісте ағызынды сулардан еріген органикалық емес қосылыстар бөлініп, органикалық заттар ыдыратылады. Көбінесе электролиз қолданылады. Электролиз кезін- де ағызынды сулардағы органикалық заттар ыдырап, металлдар, қышқылдар мен басқа да органикалық емес қосылыстар бөлініп алынады. Электролиттік тазарту электролизер деп аталатын арнаулы қондырғыларда жүзеге асырылады. Ағызынды суларды электролиз арқылы тазарту әсіресе, қорғасын, мыс өнеркәсіптері мен бояғыш заттар өндіріс орындарында тиімді.

Суды тазартудың биологиялық  әдісі сулардың биохимиялық және физиологиялық өздігінен тазару құбылыстарының заңдылықтарына негізделген. Ағызынды суларды тазартудың биологиялық  қондырғыларының бірнеше типтері  бар: биофильтрлер, биологиялық тоғандар мен аэротенклер, метантәнклер. 
Аэротенклерге активті ил — микроскопиялық өсімдіктер мен жануарлар өсіріп, үстінен ағызынды сумен толтырады да, ағызынды суларды төменгі жағынан қатты ауа ағынымен үрлейді. Оттектің (ауамен үрлегенде) және органикалық заттардың көп мөлшерінде (ағызынды судағы) активті илде бактериялар мен микрофауна қарқынды өсіп, көбейіп, бактериялар бір-біріне жабысып, кесектеліп, органикалық ластаушыларды жай минералдық заттарға дейін ыдырататын ферменттер бөле бастайды. Органикалық заттардың минералдану процесі жүреді. Органикалық заттардың мол қорымен қоректенген бактериялар активті көбейе бастап, массалары ұлғая түседі. Бактериялардың кесектелген массалары біртіндеп судың түбіне шөгіп, ал су тазара береді. Тұнған таза суды бөліп алып, ал активті илдің суды тазарту функциясы әрі қарай жалғаса береді. 
Ағызынды суды тазартудың химиялық әдістерінің ең көп қолданылатын түрі нейтралдау. Өнеркәсіп орындарының ағызынды сулардың көпшілігінің құрамында күкірт қышқылы, тұз және азот қышқылдары көп кездеседі. Осы қышқылдар бола- тын суларды нейтралдау үшін магнезит, доломит, ізбестастар қолданылады. Әдетте химиялық тазартудан соң биологиялық тазарту жүзеге асырылады. 
Ағызынды суларды тазартуға жұмсалатын шығын өндіріс орындарынаң жалпы сметалық құнының 10-15%, кейде 2025% құрайды. Ағызынды суларды тазарту қондырғыларының өте қымбатқа түсуі, сол сияқты көбінесе тек қана тазарту қондырғылары арқылы үздіксіз даму үстіндегі өндіріс орындарының зиянды әсерінен биосфераны қорғау проблемасын шешу мүмкін еместігі су көздерін ластанудан қорғаудың неғұрлым тиімді жолдарын іздестіруді қажет етіп отыр. Ал мәселені шешу үшін экологиялық жағынан қауіпсіз, аз қалдық шығаратын, тіпті кейбір жағдайларда қалдықсыз технологиялық процестерді енгізу қажет. 
Суды ластаушылардан бөлу үш әтап арқылы жүзеге асырылады. 
Бірінші реттік тазарту. Ағызынды сулар ірі қатты қалдықтардан тұндыру арқылы тазартылады. 
Екінші реттік тазарту: еріген органикалық заттарды бөлу. Ағызынды суларды биохимиялық тазарту әдісінде кейбір микроорганизмдер судағы еріген органикалық заттармен қоректеніп, өсіп, дамып, көбейеді. Осылайша, ағызынды сулар органикалық заттардан тазарады. 
Екінші реттік тазартудың келесі бір көп таралған әдісі тамшылы биофильтрлер арқылы тазарту. Бұл әдісте судағы тек қана жүзінді органикалық қосылыстар емес, еріген қосылыстар да бөлінеді. Тамшылы биофильтрлер арқылы 80-85% еріген органикалық заттар тазарады. 
Бірінші және екінші реттік тазарту арқылы ағызынды сулардан 90% органикалық ластаушыларды бөлуге болады. 
Үшінші реттік тазарту: Үшінші реттік тазартудың негізгі мақсаты — ағызынды судың құрамындағы азот және фосфор қосылыстарын бөлу. Осы элементтердің қосылыстары суда балдырлардың қарқынды өсіп, дамуына себеп болады. Үшінші реттік тазартуда ластаушыларды химиялық реагенттермен тұнбаға түсіру арқылы суды тазартады. 
Тазартудың осы үш этапынан кейін суды ондағы қалған бактериялар мен вирустардан тазарту үшін хлорлап, жер бетілік суларға ағызады.