A vizet különféle vegyi anyagok szennyezik, az egyszerű szervetlen ionoktól az összetett szerves vegyületekig.
A vizet szennyező anyagok osztályokba vannak osztva. Minden osztálynak megvannak a saját környezetbe való behatolási jellemzői és sajátos veszélyes tulajdonságai. Mindegyik osztály nagyszámú olyan szennyeződést tartalmaz, amelyek a szervezetre gyakorolt káros hatásaik miatt széles körben ismertek az emberek számára.
Szerves szennyeződések
A szerves anyagok összetett szénvegyületekből állnak. A legtöbb szerves vegyület az élő szervezetek szerkezeti alkotóeleme. A környezetre veszélyes szerves anyagok emberi tevékenység eredményeként keletkeztek az elmúlt évszázadban. Nagyon sok van belőlük.
- Szénhidrogének. Ezek szén és hidrogén vegyületei.
- A PCB-k stabil, inaktív vegyületek, amelyeket fékként, hűtőfolyadékként és szigetelőfolyadékként használnak transzformátorokban és festéklágyítókban. Sok poliklórozott bifenil létezik, amelyek mindegyike vízben oldhatatlan. Sok országban használatuk korlátozott.
- Az olyan rovarölő szerek, mint a DDT, nagyon veszélyesek. Felhalmozódnak az alsóbbrendű állatok zsírszövetében, és továbbadódnak a táplálékláncon.
- Mosószerek (mosószerek).
Ásványi műtrágyák
Nem minden ásványi műtrágya mérgező, de intenzív használat miatt károsíthatja a környezetet. Ez elsősorban a nitrátokra és foszfátokra vonatkozik. A nitrátok és foszfátok a felszíni víztestek virágzásához vezetnek, aminek következtében az oxigénkoncentráció csökken. Az algákat lebontó mikroorganizmusok aktívan szívják fel az oxigént, ennek következtében oxigénhiány lép fel a tározóban. Ezt nevezik eutrofizációnak.
Fémek
A fémek jó elektromos vezetőképességgel rendelkeznek. Vegyen részt a reakciókban pozitív töltésű ionok vagy kationok formájában. A fémek természetes lerakódásokban találhatók, ahol vulkáni erők hatására rakódnak le. Komoly káros hatást gyakorolhatnak a környezetre. A fémek a felszíni vizekben stabil ionként találhatók meg. A nukleáris reakciók eredményeként kapott mesterségesen előállított fémek nagyon veszélyesek és radioaktívak.
Amikor a fémek más ionokkal kombinálódnak, mérgező vegyületek képződhetnek. Részt vesznek az oxigénnel való elektroncsere-reakciókban, ami veszélyes oxidgyökök képződéséhez vezet. Nemfémekké alakulhatnak, és szerves anyagokkal megkötve nagyon mérgező lipofil vegyületeket képezhetnek, amelyek gyakran lerakódnak az állatok és az emberek zsírszövetében. A fémek az emberi testben lévő nagy sejtmolekulákhoz is kötődhetnek. A legveszélyesebb és legmérgezőbb fémek nehézek.
A fémek nem bonthatók le kevésbé mérgező anyagokra, mivel ezek szerves, nem lebomló anyagok. A szervezet egyetlen módja annak, hogy harcoljon ellenük, ha olyan szövetekben tárolja őket, ahol nem okozhatnak kárt.
Radioaktív izotópok
Egy izotóp veszélyességének foka a felezési idejétől függ. Minden radioaktív izotópot ember állít elő a nukleáris iparban. A radioaktív izotóp bomlása során négyféle részecskék képződhetnek: alfa-, béta- vagy gamma-részecskék és neutronok.
Az alfa-részecskék képesek elpusztítani egy sejtet ütközéskor, mivel nagy tömegük van. A béta részecskék jobban áthatolnak, de kevésbé pusztítóak. A gamma sugarak erősen áteresztő képességűek. Károsító erejük hasonló a béta sugarakéhoz. A nukleáris bomlás során neutronok szabadulnak fel, és ütközéskor reagálnak más elemekkel. Ezek képezik az atommaghasadás alapját egy reaktorban.
A különböző típusú sugárzások különböző típusú károsodásokat okoznak, mivel az energia különböző módon kerül át a szövetekbe. Az alfa-részecskék hússzor nagyobb kárt tudnak okozni, mint ugyanennyi béta-részecske. A radioaktív részecskék bizonyos ideig történő tárolás után fokozatosan elveszítik aktivitásukat. Mennyi idő – az izotóp felezési idejétől függ.
Hogyan kerülnek a vízszennyező anyagok a környezetbe?
A szennyvíz a környezetszennyezés globális forrása. A háztartási és ipari szennyvizek a csatornarendszeren keresztül kerülnek a felszíni víztestekbe. Egyes esetekben az ipari szennyvizek közvetlenül a felszíni vizekbe kerülnek.
A háztartási szennyvíz leggyakrabban papírt, vizeletet, ürüléket és szintetikus mosószereket tartalmaz. Az ipari szennyvizek különböző szennyező anyagokat tartalmaznak attól függően, hogy milyen ipari tevékenységből származnak. A nehézfémekkel való szennyezés a bányászati és olvasztási műveletekhez kapcsolódik. Klórfenolok és gombaölők – fafeldolgozó üzemekből, rovarölő szerek – rovarirtással foglalkozó mezőgazdasági vállalkozásoktól; néhány szerves anyag – a vegyiparból; radioaktív anyagok – atomerőművekből.
A szárazföldön az ipari hulladék kibocsátását ellenőrzik, de a part menti területeken a kibocsátott olaj és mangán közvetlenül a tengerbe kerül. A radioaktív hulladékot betontartályokba öntik a vízbe, hogy le tudják bomlani. A betontartályokban azonban gyakran előfordulnak hibák a bomlási folyamat során. A vállalkozások képviselői gyakran szállítanak hulladékot tengeren, hogy illegálisan lerakják azt.
Az olaj az olajszállító tartályhajókból és a hajóroncsokból kerül a vízbe. A peszticidek a folyóvízzel kerülnek az óceánba.
A termés növekedése során a nitrátokat és foszfátokat a növények felszívják. Amikor az elhalt növények lebomlanak, behatolnak a talajba, onnan pedig a felszíni víztestekbe.
A hulladéklerakással történő szándékos vízszennyezés mellett nem szándékos is előfordul, például csapadékkal szennyező anyagok kerülnek a vízbe. A peszticidek ilyen módon könnyen behatolnak a vízbe, mivel aeroszolok és spray-k formájában használják őket. A szárazföldön előforduló szennyeződések visszajuthatnak a vízbe, vagy a felszín alatti vizekből a felszíni vizekbe kerülhetnek.
A szennyező anyagok hatása leginkább a kis beltengerekben és tavakban érezhető; az óceánokban a szennyező anyagok természetesen nagy mennyiségű vízben hígulnak, ami a tavakban nem lehetséges. Ezért sok múlik a szennyezettség mértékén és a csapadék mennyiségén, mivel a csapadék tisztítja a vizet.
Hogyan mozognak a szennyeződések a vízben?
A szennyező anyagok különféle halmazállapotban, oldott vagy szuszpenzióban, cseppek vagy apró részecskék formájában létezhetnek a vízben. Bármilyen formában képesek nagy távolságokra és különböző irányokba mozogni a vízben.
A szilárd részecskék a sűrűségtől függően lesüllyednek a tartály aljára, vagy felemelkednek a felszínre. A folyókban a szennyező anyagok áramlás útján nagy távolságokra szállítódnak. A tavakban és az óceánokban a szennyező anyagok is az áramlatokkal együtt mozognak. Az óceánokban sokféle áramlat van, amelyeket a szél hajt. Gyakran bízunk abban, hogy az óceán képes megszabadítani magát a szennyező anyagoktól, de ez nem mindig működik, mert az áramlatok iránya nem állandó. Ebben a tekintetben a szennyező anyagok koncentrációja a part menti vizekben sokkal magasabb, mint a nyílt tengerben.
Amikor a szennyező anyagok bejutnak a halak vagy madarak szervezetébe, bekerülnek a tengeri élőlények táplálékláncába, megmérgezve létezésüket, és ezeknek az állatoknak a testében nagy távolságokra szállítva szennyeződésmentes területeken kerülnek be a táplálékláncba.
Hogyan reagálnak az élőlények a vízszennyezésre?
Egy élő szervezet első reakciója egy szennyező anyag behatolására a védekező mechanizmusok aktiválása. Ez a legtöbb esetben a toxinok semlegesítéséhez vezet, de néha több mérgező anyag keletkezhet a reakciókban, amelyek jobban károsítják a sejtet, mint az eredeti szubsztrát.
Egy másik mechanizmus a szennyező anyagok megkötése más anyagok molekulái által; a keletkező anyagok vagy kiválasztódnak, vagy lerakódnak a szövetekben.
Egy másik mechanizmus a szennyeződés okozta károk helyreállítása.
A szennyező anyagok fő hatásai a szervezetre
A vízszennyező anyagok különböző módon hatnak a szervezetre, a szennyező anyagtól és a szervezettől függően.
Genotoxicitás
Néhány vegyület, amely bejut a szervezetbe, károsíthatja a DNS szerkezetét. Ezeket genotoxinoknak nevezik. Ilyen esetekben az eredeti DNS-struktúra helyreállításának mechanizmusa aktiválódik. De ha ez valamilyen oknál fogva nem lehetséges, a rendellenes DNS-sel rendelkező sejtek osztódhatnak. Ha a mutáns sejtek ellenőrizhetetlenül elkezdenek osztódni, az súlyos negatív következményekkel járhat, beleértve a jövőbeli utódokat is. Genotoxinok például a poliaromás szénhidrogének, az aflatoxin, a vinil-klorid.
Rákkeltő hatás
Egyes szennyező anyagok rákkeltőek, vagyis rákot okozhatnak emberekben és állatokban. Olyan változások elindítói lehetnek, amelyek hatására a sejt elnyeri a rákos sejt tulajdonságait. Az ilyen sejtek növekedésének aktivátorai is lehetnek. Végül stimulánsai lehetnek a rákos sejtek ellenőrizetlen osztódásának és növekedésének.
A rosszindulatú daganatokban a benne lévő sejtek óriási sebességgel osztódnak, károsítva az egészséges sejteket és megzavarva az immunmechanizmusokat.
Neurotoxicitás
A szervezet idegrendszere nagyon érzékeny a természetes vagy mesterséges (emberi tevékenységből származó) mérgezésre. Az idegrendszert károsító vegyi anyagokat neurotoxinoknak nevezzük. Ilyen például az inszekticidek.
Az idegmérgezés következményei eltérőek. Előfordulhatnak koordinálatlan izom-összehúzódások, károsodott ideg- vagy neurokondukciós funkció, szédülés és gyengeség, vagy akár bizonyos testrészek működési zavarai is. Az idegmérgezés olyan erős lehet, hogy az idegszinapszisok blokkolódnak. És ez halálhoz vezet a rekeszizom bénulása és a légzési elégtelenség következtében.
Az energia-anyagcsere megsértése
Az energia átalakulása a testben a sejtstruktúrákban – a mitokondriumokban – megy végbe. A mitokondriumokban ATP molekula képződik, amely energiát szállít minden szervhez. Ha az ATP-termelés megszakad, az energiaátvitel a szervezetben leáll. Ez gyengeséghez és a normális működés képtelenségéhez vezet.
Szaporodási elégtelenség
Endogén destruktorok – olyan anyagok, amelyek a szaporodási (ivarszervi) szervek megzavarása miatt szaporodási elégtelenséghez vezetnek. Ilyen például az ösztrogént utánzó ösztrogén anyagok; kötődnek az ösztrogén receptorokhoz. Ennek eredményeként ösztrogén folyamatok indulnak be, reprodukciós kudarc lép fel. Az ösztrogén blokkolja az endogén ösztrogént, és ez a női test maszkulinizálódásához vezet, vagyis a női test elnyeri a férfi vonásait. Lehetőség van a női hormonok kimutatására egy férfi testében is. Van hermafroditizmus. A biszexualitás széles körben elterjedt jelenség a tengeri élőlények körében.
A rendellenesség másik típusa a hormonreceptorok elzáródása. Ha ez idővel megtörténik, meddőség léphet fel.
A viselkedési válaszok megsértése
Az élő szervezetek viselkedése megváltozhat a szennyező anyagok hatására. A környezetszennyezés általános hatása az étvágy csökkenése, és ennek következtében a táplálékfelvétel csökkenése. A zsákmány megtalálása is nehéz lehet a szennyező anyagok képességszerzésre, keresési stratégiára és érzékszervekre gyakorolt hatása miatt. Ezek a viselkedésbeli változások sok állat túlélési arányának csökkenéséhez vezetnek.
A szennyező anyagok egyik tulajdonsága, amelyet szem előtt kell tartani, az, hogy képesek kölcsönhatásba lépni egymással. Az ilyen reakciók eredményeként olyan vegyületek jelenhetnek meg, amelyek teljesen semlegesítik a szennyező anyagok negatív hatását, vagy fordítva, még több mérgező anyag.