Химические источники загрязнения гидросферы. Загрязнение гидросферы

К основным источникам загрязнения гидросферы относятся следующие:

· сброс в водные объекты неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод;

· смыв поверхностным стоком различных загрязнителей в водные объекты;

· подземные воды, содержащие в своем составе растворенные загрязнители;

· атмосферные осадки, вымывающие загрязнители из атмосферы;

· утечки нефти и нефтепродуктов при транспортировке.

Наибольшее загрязнение водных объектов происходит при сбросе неочищенных промышленных, коммунально-бытовых сточных вод. Сточные воды – это воды, загрязненные в процессе использования в быту или в промышленности.

Промышленные сточные воды загрязняют экосистемы самыми разнообразными компонентами в зависимости от специфики отраслей промышленности. Преобладающий вид загрязнителей: нефтепродукты, взвешенные вещества, тяжелые металлы, органические вещества, синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) и другие.

Источниками загрязнения нефтепродуктами является нефтеперерабатывающая промышленность, любые предприятия, использующие нефтепродукты, а также водный транспорт нефти и нефтепродуктов. Нефтепродукты образуют на воде тонкую пленку, которая препятствует проникновению солнечного света, обогащению кислородом. Нефтепродукты негативно воздействуют на икру, мальков, взрослые особи, при большом загрязнении рыба имеет неприятный запах и непригодна к использованию.

Сточные воды целлюлозно-бумажной, пищевой промышленности содержат в своем составе целлюлозное волокно, органические вещества, жиры, смолы и др.

Источниками тяжелых металлов являются машиностроительная, металлургическая, металлообрабатывающая и другие виды промышленности. Тяжелые металлы накапливаются в илах, в живых организмах, передаются по пищевой цепи.

Сточные воды химических и других предприятий содержат значительное количество сложных органических веществ, ранее не существовавших в природе. Особенно распространены детергенты (СПАВ), они входят в состав моющих, чистящих средств, их применяют при производстве полимеров, пестицидов, обогащении руд и т.д. Они содержат в своем составе фосфор, азот, т. е. питательные вещества для растительных организмов. Поступление их в водные объекты приводит интенсивному росту фитопланктона, “цветению”, истощению кислорода.

Коммунально-бытовые сточные воды поступают из жилых и общественных зданий, прачечных, столовых, больниц и т. д. При недостаточной очистке в сточных водах этого типа преобладают различные органические вещества, СПАВ, а также болезнетворные микроорганизмы.

Огромное количество опасных загрязнителей поступает в водные объекты с поверхностным стоком. С сельскохозяйственных территорий, включая площади, занимаемые животноводческими комплексами, смываются поверхностным стоком отходы, почва, гумус, удобрения, пестициды. В основном они попадают в водные объекты без очистки и поэтому имеют высокую концентрацию загрязняющих и биогенных веществ. Они вносят огромный вклад в “цветение” водных объектов.

Поверхностный сток с промышленных территорий содержит специфические загрязнители, характерные для данного производства.

Значительную опасность представляют пылегазовые выбросы промышленных предприятий, оседающие из атмосферы на поверхность водосборной площади и непосредственно на водную поверхность.

Основной причиной современной деградации природных вод Земли является антропогенное загрязнение. Загрязнение гидросферы огромно и началось давно, особенно загрязнение поверхностных вод.

Загрязнение представляет собой качественное истощение вод, основной причиной которого является поступление неочищенных или недостаточно очищенных стоков. Главные потребители воды - промышленность и сельское хозяйство, а также жилые кварталы крупных городов и населенных пунктов, расположенных по берегам рек и озер.

Источники загрязнения водоемов более разнообразны:

сточные воды промышленных предприятий;

сточные воды коммунального хозяйства городов и других населенных пунктов;

стоки систем орошения, поверхностные стоки с полей и других сельскохозяйственных объектов;

атмосферные выпадения загрязнителей на поверхность водоемов и водосборных бассейнов.

Наиболее распространенными загрязняющими веществами поверхностных вод России являются нефтепродукты, фенолы, легкоокисляемые примеси, соединения металлов, аммонийный и нитритный азот, а также специфические загрязняющие вещества - лигнин, формальдегид и др.

Выделяют три вида основных загрязнений океана и континентальных вод планеты: биологическое, химическое, физическое.

1. Биологическое загрязнение – сброс в воды водоемов большого количества органических веществ, способных к брожению. Их происхождение различно: сточные городские и промышленные воды, содержащие пищевые продукты и фекалии, сточные воды сахарных заводов и целлюлозно-бумажных комбинатов и т. д. Большое количество почвы, органики и минеральных удобрений смывается в водные объекты с сельскохозяйственных территорий во время половодья и после сильных дождей. Органические отходы окисляются бактериями и другими микроорганизмами. Для окисления микроорганизмам необходим кислород, растворенный в воде. Вследствие чего содержание кислорода в водоеме снижается. Многие полезные обитатели рек с трудом переносят пониженное содержание кислорода в воде или вообще не способны существовать в таких условиях.

2. Химическое загрязнение . К наиболее опасным загрязнителям этого вида относят: соли тяжелых металлов (свинца, ртути, железа, меди).

По результатам анализа волоса с головы великого композитора Бетховена доказано, что его болезни (глухота, боли желудочно-кишечного тракта и т. д.) были вызваны водой, которую он пил из реки Дунай, и рыбой (форель), которую подавали к столу. Волос содержал очень большое количество свинца. Отравителем гения был свинец. Известно, что при попадании в организм через желудочный тракт он быстро всасывается в кровь, а в дальнейшем накапливается в мягких тканях и костях. Период полураспада свинца в крови равен 20 дням, в костной ткани – 20 годам.

Другим загрязнителем является нефть и нефтепродукты. По оценкам специалистов, нефтью уже загрязнена 1/5 часть акватории Мирового океана. В водоемы Сибири ежегодно сбрасывается 4 000 т нефтепродуктов, топлива, горюче-смазочных материалов.

Следующим видом химического загрязнения являются нитраты, фосфаты. Нитраты поступают в воды водоемов через удобрения, а фосфаты как синтетические моющие средства. Вносимые в природные водоемы фосфаты и нитраты служат источником питания для фотосинтезирующих водорослей, численность которых достигает катастрофических размеров («цветение» воды). Изменение состояния водной экосистемы в результате повышения концентрации в воде питательных элементов, как правило, фосфатов и нитритов называют эвтрофикацией . Основным источником дополнительного поступления фосфатов в природные воды служат бытовые сточные воды, содержащие фосфаты моющих средств и конечных продуктов жизнедеятельности животных и человека. Уже эвтрофированные озера могут восстанавливаться, если поступление фосфатов и нитратов в них прекращается. Озера, не способные к восстановлению естественным путем, могут потребовать дополнительных условий: устройства дренажных сооружений, кислородного обогащения, осаждения фосфатов или биообработки.

В силу различий гидрологических характеристик водных потоков (режим и водность), в зависимости от климатических и ландшафтных условий, а также неравномерного размещения населения и промышленности, создающих загрязнение, в ряде регионов России возникают особо напряженные ситуации с водными ресурсами.

3. Физическое загрязнение – сброс в поверхностные водоемы нерастворенных материалов (глин) как отходов производства при разработке карьеров и шахт. Оседая на дно, глинистая тонкодисперсная фракция может погубить выметанную икру рыб.

Другим видом физического загрязнения является охота. Использование патронов, заряженных сплавами свинца и сурьмы, вызывает загрязнение биосферы. Подсчитано, что если 2 млн охотников сделают хоть один выстрел, то выпустят 32 т свинца. Свинец способен накапливаться в водоемах.

К этому виду загрязнения относится и тепловое загрязнение. Подогретая вода от ТЭЦ и других предприятий, поступая в водоем, приводит к повышению температуры воды в нем. Это приводит к уменьшению кислорода в воде. Начинают бурно размножаться болезнетворные микроорганизмы и вирусы.

С загрязнением связана угроза истощения водных ресурсов и необратимого экологического изменения водных систем и всей гидросферы.

К относительно чистым отнесены водные объекты, бассейны которых характеризуются большой залесенностью, отсутствием крупных промышленных предприятий, регулярного судоходства и молевого лесосплава. Притоки Печоры, Хатанги.

Умеренно загрязненные водные объекты имеют признаки эвтрофирования, что позволяет использовать их как для промышленного, так и для питьевого водоснабжения. Ангара, Лена, Колыма, Енисей, Северная Двина.

В загрязненных водных объектах повышенные концентрации вредных веществ опасны для рыбоводства; для питьевого водоснабжения использование воды ограничено и допустимо лишь для некоторых технических целей. Волга, Дон.

Грязные и чрезвычайно грязные воды представляют собой по существу стоки промышленных предприятий. Высокая концентрация загрязняющих веществ полностью подавляет самоочищаюшую способность рек и водоемов. При аварийных сбросах эта концентрация достигает очень высоких значений. Кама, Иртыш, Обь, Амур.

Введение

Понятие гидросферы. Характеристика, функции, значимость

Загрязнение гидросферы

1 Виды и источники загрязнений гидросферы

2 Загрязнение гидросферы сточными водами

Методы очистки восточных вод

Заключение

Список литературы

Введение

Актуальность работы.

В современном мире всё меньше людей обращают внимание на свое непосредственное взаимодействие с природой, не замечая губительного последствия своих действий.

Одной из острейших проблем является загрязнение водоёмов.

Вода в человеческом организме составляет 60-80% массы тела, без неё организм не сможет функционировать более 72 часов. Также для человека вода имеет и производственное значение, являясь источником энергии, сырьём для производства продукции, транспортным путём и т.д. Несмотря на осознание всей важности роли воды в его жизни, человек продолжает игнорировать необходимость бережного отношения к водным объектам и сохранения их естественного природного режима, подвергая их постоянным эксплуатации и загрязнению.

В настоящее время во многих странах мира недостаёт воды, которая пригодна для питья и приготовления пищи, промышленного производства и орошения. Если продолжать игнорировать эту проблему, следующие поколения в полной мере ощутят губительное влияние антропогенного загрязнения воды. За последние 40 лет количество пресной воды на каждого человека в мире уменьшилось на 60%. В течение последующих 25 лет предполагается дальнейшее уменьшение еще в 2 раза. Заболевания, передающиеся через воду, ежегодно уносят жизни 3 миллионов человек.

Соответственно, к решению этой проблемы необходимо приступать как можно быстрее и в корне пересматривать своё отношение к проблеме очищение промышленных сбросов.

1. Понятие гидросферы. Характеристика, функции, значимость

Гидросфера (от греческого hydor- водаиsphaira-шар) представляет собой один из самых важных элементов биосферы, который объединяет в себе все воды Земли, включая моря, океаны и поверхностные воды суши. К ней также относятся различного вида осадки, снег и лед Антарктиды и Арктики. Водная поверхность Земли составляет около 70%, а с учетом снежного покрова и ледников - 85%. В кубических метрах это составляет примерно 1390 миллионов. Однако 95-96% из всего этого объема приходится на минерализованные океаны и моря, а пресная жидкость составляет всего лишь 2,6-2,7%, из которых большая часть «заперта» в виде снежного покрова и льда. В результате получается, что только 0,25% общего количества пресных вод, доступных для использования, скапливается в озерах и течет по поверхности в виде рек. Однако и этих небольших процентов хватило бы, если бы в настоящее время не было такой проблемы, как загрязнение гидросферы.

Каждый житель Земли в среднем потребляет 650 куб. м воды в год (1780 л в сутки). Однако для удовлетворения физиологических потребностей достаточно 2,5 л в день, т.е. около 1 куб. м в год. Большое количество воды требуется сельскому хозяйству (69%) главным образом для орошения; 23% воды потребляет промышленность; 6% расходуется в быту.

С учетом потребностей воды для промышленности и сельского хозяйства расход воды в нашей стране - от 125 до 350 л в сутки на человека (в Санкт-Петербурге - 450 л, в Москве - 400 л).

Много воды потребляют химическая и целлюлозно-бумажная промышленность, черная и цветная металлургия. Развитие энергетики также приводит к резкому увеличению потребности в воде. Значительное количество воды расходуется для потребностей отрасли животноводства, а также на бытовые потребности населения. Большая часть воды после ее использования для хозяйственно-бытовых нужд возвращается в реки в виде сточных вод.

Дефицит пресной воды уже сейчас становится мировой проблемой. Все более возрастающие потребности промышленности и сельского хозяйства в воде заставляют все страны, ученых мира искать разнообразные средства для решения этой проблемы.

На современном этапе определяются такие направления рационального использования водных ресурсов: более полное использование и расширенное воспроизводство ресурсов пресных вод; разработка новых технологических процессов, позволяющих предотвратить загрязнение водоемов и свести к минимуму потребление свежей воды.

Пресная вода, которая возвращается в океан и другие водоёмы с суши, часто загрязнена. Практически не пригодной для питья стала вода многих рек России.

Проблема сохранения качества воды является на данный момент самой актуальной. Науке известно более 2,5 тыс. загрязнителей природных вод. Это пагубно влияет на здоровье населения и ведет к гибели рыб, водоплавающих птиц и других животных, а также к гибели растительного мира водоёмов. При этом не только ядовитые химические и нефтяные загрязнения, избыток органических и минеральных веществ, поступающих со смывом удобрений с полей, опасны для водных экосистем. Очень важным аспектом загрязнения водного бассейна Земли является тепловое загрязнение, которое представляет собой сброс подогретой воды с промышленных предприятий и тепловых электростанций в реки и озера.

2. Загрязнение гидросферы

Загрязнение вод проявляется в изменении её свойств (нарушение прозрачности, окраски, запахов, вкуса), увеличении содержания токсичных тяжелых металлов, сокращении растворенного в воде кислорода воздуха, появлении радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и других загрязнителей.

Россия обладает одним из самых высоких водных потенциалов в мире. Однако в настоящее время из-за загрязнения или засорения около 70% рек и озер России утратили свои качества как источника питьевого водоснабжения. В результате около половины населения потребляют загрязненную недоброкачественную воду. Только в 1998 г. в поверхностные водные объекты России предприятиями промышленности, коммунального и сельского хозяйства было сброшено более 60 км3 сточных вод, 40% из которых относились к категории загрязненных. Лишь десятая часть из них проходила нормативную очистку.

Мировое хозяйство сбрасывает в год 1500 куб. км сточных вод разной степени очистки, которые требуют 50-100-кратного разбавления для придания им естественных свойств и дальнейшего очищения в биосфере. При этом не учитываются воды сельскохозяйственных производств. Мировой речной сток (37,5-45 тыс. куб. км в год) недостаточен для необходимого разбавления сточных вод. Таким образом, в результате промышленной деятельности пресная вода перестала быть возобновляемым ресурсом.

1 Виды и источники загрязнений гидросферы

Загрязнение поверхностных и подземных вод можно распределить на такие виды:

·Химическое - наличие в воде органических и неорганических веществ токсического и нетоксического действия. Среди химических загрязнителей наиболее распространенными являются нефть и нефтепродукты, СПАВ (синтетические поверхностно-активные вещества), пестициды, тяжелые металлы, диоксины и др. Химическое загрязнение - наиболее распространенное, стойкое и далеко распространяющееся. Оно может быть органическим (фенолы, нафтеновые кислоты, пестициды и др.) и неорганическим (соли, кислоты, щелочи), токсичным (мышьяк, соединения ртути, свинца, кадмия и др.) и нетоксичным. При осаждении на дно водоемов или при фильтрации в пласте вредные химические вещества сорбируются частицами пород, окисляются и восстанавливаются, выпадают в осадок, и т. д., однако, как правило, полного самоочищения загрязненных вод не происходит. Очаг химического загрязнения подземных вод в сильно проницаемых грунтах может распространяться до 10 км и более.

·Бактериальное и биологическое - наличие в воде разнообразных патогенных микроорганизмов, грибов и мелких водорослей. Также бактериальное загрязнение выражается в появлении в воде бактерий, вирусов (до 700 видов). Этот вид загрязнений носит временный характер.

·Механическое - повышение содержания механических примесей, свойственное в основном поверхностным видам загрязнений. Механические примеси могут значительно ухудшать органолептические показатели вод. Применительно к поверхностным водам выделяют еще их загрязнение (а точнее, засорение) твердыми отходами (мусором), остатками лесосплава, промышленными и бытовыми отходами, которые ухудшают качество вод, отрицательно влияют на условия обитания рыб, состояние экосистем.

·Тепловое - выпуск в водоемы подогретых вод тепловых и атомных ЭС. При повышении температуры происходит изменение газового и химического состава в водах, что ведет к размножению анаэробных бактерий, росту количества гид-робионтов и выделению ядовитых газов - сероводорода, метана. Одновременно происходит «цветение» воды, а также ускоренное развитие микрофлоры и микрофауны, что способствует развитию других видов загрязнения.

·Радиоактивное - присутствие радиоактивных веществ в поверхностных или подземных водах. Наиболее вредны «долгоживущие» радиоактивные элементы, обладающие повышенной способностью к передвижению в воде (стронций-90, уран, радий-226, цезий и др.). Радиоактивные элементы попадают в поверхностные водоемы при сбрасывании в них радиоактивных отходов, захоронении отходов на дне и др. В подземные воды уран, стронций и другие элементы попадают как в результате выпадения их на поверхность земли в виде радиоактивных продуктов и отходов и последующего просачивания в глубь земли вместе с атмосферными водами, так и в результате взаимодействия подземных вод с радиоактивными горными породами.

Наиболее интенсивно загрязняют поверхностные воды такие отрасли промышленности, как металлургия, химическая, нефтеперерабатывающая, целлюлозно-бумажная.

Различают минеральное и органическое загрязнение сточных вод.

При минеральном загрязнении сточные воды содержат соли, кислоты, щелочи и другие минеральные вещества. В промышленных стоках содержится 40% минеральных веществ и 60% веществ органического происхождения.

К веществам органического происхождения относятся растительные волокна, животные и растительные жиры, остатки плодов и овощей, отходы целлюлозно-бумажной, кожевенной, пищевой промышленности. Сточные воды с этими веществами являются причиной органического загрязнения водоемов.

Сточные воды разделяют на три группы: фановые, или фекальные; хозяйственно-бытовые, включающие стоки от камбуза, душей, прачечных и др.; подсланевые, или нефтесодержащие.

Для фановых сточных вод характерно высокое бактериальное загрязнение, а также органическое загрязнение(химическое потребление кислорода достигает1500-2000мг/л.). объём этих вод сравнительно невелик.

Хозяйственно бытовые сточные воды характеризуются невысоким органическим загрязнением. Эти сточные воды обычно сбрасываются за борт судна по мере образования. Сброс их запрещён только в зоне санитарной охраны.

Подсланевые воды образуются в машинных отделениях судов. Они отличаются высоким содержанием нефтепродуктов.

Производственные сточные воды загрязнены в основном отходами и выбросами производства. Количественный и качественный состав их разнообразен и зависит от отрасли промышленности, ее технологических процессов; их делят на две основные группы: содержащие неорганические примеси, в т.ч. и токсические, и содержащие яды.

К первой группе относятся сточные воды содовых, сульфатных, азотно-туковых заводов, обогатительных фабрик свинцовых, цинковых, никелевых руд и т.д., в которых содержатся кислоты, щелочи, ионы тяжелых металлов и др. Сточные воды этой группы в основном изменяют физические свойства воды.

Сточные воды второй группы сбрасывают нефтеперерабатывающие, нефтехимические заводы, предприятия органического синтеза, коксохимические и др. В стоках содержатся разные нефтепродукты, аммиак, альдегиды, смолы, фенолы и другие вредные вещества. Вредоносное действие сточных вод этой группы заключается главным образом в окислительных процессах, вследствие которых уменьшается содержание в воде кислорода, увеличивается биохимическая потребность в нем, ухудшаются органолептические показатели воды.

Влияние сельского хозяйства на загрязнение гидросферы.

Из отраслей сельского хозяйства интенсивно загрязняет водоемы растениеводство, благодаря применению удобрений и пестицидов. Около четверти азотных удобрений, треть калийных и 4% фосфорных удобрений попадает в водоемы. Если в незагрязненных реках средний уровень содержания нитратов составляет 100 мг/л, то в Западной и Центральной Европе - 4500 мг/л, концентрация фосфора в реках этого региона в 2,5 раза выше, чем в незагрязненных водоемах.

Возрастание концентрации биогенов приводит к эвтрофикации водоемов.

Эвтрофирование (эвтрофикация) - повышение биологической продуктивности водных объектов в результате накопления в воде биогенных элементов под действием антропогенных или природных факторов. Биогенные элементы - это химические элементы, необходимые для поддержания жизни. Например, повсеместно в Европе наблюдается эвтрофикация поверхностных вод. Анализ проб воды показал, что в 8-28% проб отмечено повышенное содержание нитратов, превышающее национальные нормы. В грунтовых водах такие превышения содержат в 4-18% проб, в частных колодцах - в 11% проб, в системах коммунального водоснабжения в 0-2,8% проб.

Также на экологическое состояние водоемов влияет животноводство. Свиноводческий комплекс на 100 тысяч голов может загрязнять водоём так же, как город с полумиллионным населением. Навоз и навозные стоки, попадая в поверхностные и грунтовые воды, вызывают:

·загрязнение воды патогенными и другими микроорганизмами, яйцами гельминтов;

·насыщение воды органическими веществами;

·насыщение воды азотистыми и другими веществами (нитратами, нитритами, фосфором);

·обсеменение рыб и других водных животных микроорганизмами.

Сточные воды животноводческих комплексов содержат много бактерий кишечной группы, которые живут длительное время: сальмонеллы - 2,5 года, микроорганизмы туберкулеза - 475 дней и др.

Серьёзной экологической проблемой является то, что обычным способом использования воды для поглощения тепла на тепловых электростанциях является прямая прокачка пресной озерной или речной воды через охладитель и затем возвращение её в естественные водоёмы без предварительного охлаждения. Для электростанции мощностью 1000 МВт требуется озеро площадью 810 га, глубиной около 8,7 м.

Электростанции могут повышать температуру воды по сравнению с окружающей на 5-15 С. В естественных условиях при медленных повышениях или понижениях температур рыбы и другие водные организмы постепенно приспосабливаются к изменениям температуры окружающей среды. Но если в результате сброса в реки и озёра горячих стоков с промышленных предприятий быстро устанавливается новый температурный режим, времени для акклиматизации не хватает, живые организмы получают тепловой шок и погибают.

Тепловой шок - это крайний результат теплового загрязнения. Результатом сброса в водоёмы нагретых стоков могут быть иные, более коварные последствия. Одним из них является влияние на процессы обмена веществ.

Повышение температуры воды способно нарушить структуру растительного мира водоёмов. Характерные для холодной воды водоросли заменяются более теплолюбивыми и, наконец, при высоких температурах полностью ими вытесняются, при этом возникают благотворные условия для массового развития в водохранилищах сине-зеленых водорослей - так называемого цветения воды. Все перечисленные выше последствия теплового загрязнения водоёмов наносят огромный вред природным экосистемам и приводят к пагубному изменению среды обитания человека.

Ущербы, образовавшиеся в результате теплового загрязнения, можно разделить на:

·Экономические - потери вследствие снижения продуктивности водоёмов, затраты на ликвидацию последствий от загрязнения;

·Социальные - эстетический ущерб от деградации ландшафтов;

·Экологические - необратимые разрушения уникальных экосистем, исчезновение видов, генетический ущерб.

Загрязняются реки и во время сплава, при гидроэнергетическом строительстве, а с началом навигационного периода увеличивается загрязнение судами речного флота.

Мировое хозяйство сбрасывает в год 1500 куб. км сточных вод разной степени очистки, которые требуют 50-100-кратного разбавления для придания им естественных свойств и дальнейшего очищения в биосфере. При этом не учитываются воды сельскохозяйственных производств. Мировой речной сток (37,5-45 тыс. куб. км в год) недостаточен для необходимого разбавления сточных вод. Таким образом, в результате промышленной деятельности пресная вода перестала быть возобновляемым ресурсом.

гидросфера загрязнение водоем сточный

3. Методы очистки сточных вод

В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно-бытовые сбросы были невелики, реки сами справлялись с ними. В наш индустриальный век в связи с резким увеличением отходов водоемы уже не справляются со столь значительным загрязнением. Возникла необходимость обезвреживать, очищать сточные воды и утилизировать их.

Очисткой сточных вод называется их обработка с целью разрушения или удаления из них вредных веществ. Методы очистки можно разделить намеханические, химические, физико-химические и биологические. Когда же они применяются вместе, то метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным. Применение того или иного метода, в каждом конкретном случае, определяется характером загрязнения и степенью вредности примесей.

Сущность механического метода состоит в том, что из сточных вод путем отстаивания и фильтрации удаляются механические примеси. Грубодисперсные частицы в зависимости от размеров улавливаются решетками, ситами, песколовками, септиками, навозоуловителями различных конструкций, а поверхностные загрязнения - нефтеловушками, бензомаслоуловителями, отстойниками и др. Механическая очистка позволяет выделять из бытовых сточных вод до 60-75% нерастворимых примесей, а из промышленных до 95%, многие из которых как ценные примеси, используются в производстве.

Химический метод заключается в том, что в сточные воды добавляют различные химические реагенты, которые вступают в реакцию с загрязнителями и осаждают их в виде нерастворимых осадков. Химической очисткой достигается уменьшение нерастворимых примесей до 95% и растворимых до 25%.

При физико-химическом методе обработки из сточных вод удаляются тонко дисперсные и растворенные неорганические примеси и разрушаются органические и плохо окисляемые вещества, чаще всего из физико-химических методов применяется коагуляция, окисление, сорбция, экстракция и т.д. Широкое применение находит также электролиз. Он заключается в разрушении органических веществ в сточных водах и извлечении металлов, кислот и других неорганических веществ. Электролитическая очистка осуществляется в особых сооружениях - электролизерах. Очистка сточных вод с помощью электролиза эффективна на свинцовых и медных предприятиях, в лакокрасочной и некоторых других областях промышленности.

Биологический метод - широко применяемый на практике метод обработки бытовых и производственных сточных вод, основанный на использовании закономерностей биохимического самоочищения рек и других водоемов. В его основе лежит процесс биологического окисления органических соединений, содержащихся в сточных водах. Биологическое окисление осуществляется сообществом микроорганизмов, включающим множество различных бактерий, простейших и ряд более высокоорганизованных организмов-водорослей, грибов и т.д., связанных между собой в единый комплекс сложными взаимоотношениями (метабиоза, симбиоза и антагонизма).

Перед биологической очисткой сточные воды подвергают механической очистке, а после биологической (для удаления болезнетворных бактерий) и химической очистке, хлорированию жидким хлором или хлорной известью. Для дезинфекции используют также другие физико-химические приемы (ультразвук, электролиз, озонирование и др.). Биологический метод дает лучшие результаты при очистке коммунально-бытовых отходов, а также отходов предприятий нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности, производства искусственного волокна.

Заключение

Фактором существования человека на Земле является чистая вода. Сохранить гармонию человека и природы - основная задача, которая стоит перед настоящим поколением. Это требует изменения многих ранее сложившихся представлений о соизмерении человеческих ценностей. Необходимо развитие у каждого человека «экологического сознания», которое будет определять выбор вариантов технологий, строительства предприятий и использования природных ресурсов.

Миру нужна устойчивая практика управления водными ресурсами, однако мы еще недостаточно быстрыми темпами движемся в правильном направлении.

Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения и их рационального использования для нужд народного хозяйства - одна из наиболее важных проблем, требующих безотлагательного решения. В России широко осуществляются мероприятия по охране окружающей среды, в частности по очистке производственных сточных вод.

Список литературы

Алферова А.А., Нечаев А.П. «Замкнутые системы водного хозяйства промышленных предприятий, комплексов и районов» Москва: Стройиздат, 1987 г.

Еремин В.Г., Сафонов В.Г. Экологические основы природопользования. М. 2002 г.

Ушаков Г.В., Солодов Г.А. Экология. Биосфера и человек. - Кемерово, 1999 г.

Хотунцев Ю.Л. Человек, технологии, окружающая среда М.: Устойчивый мир, 2001 г.

Гидросфера - это водные и подводные ресурсы земного шара, из которых только 6 % составляет необходимая для жизнедеятельности человека, а также флоры и фауны земной поверхности. Огромная часть этой пресной воды пока не доступна, так как находится глубоко под землей или является айсбергами и ледниками. То, что доступно для использования, является мизерной долей всей гидросферы нашей планеты. Именно поэтому вопрос сохранения этого ресурса играет первостепенную роль в настоящее время.

Загрязнение гидросферы

Люди ХХ века, а тем более двадцать первого, благодаря научно-технической революции умудрились настолько отравить окружающую среду и что скоро мы можем остаться без пресной воды, а это значит, что исчезнет жизнь на нашей планете. Загрязнение гидросферы происходит различными способами:

• Сбрасывание сточных вод;
• Засорение бытовым мусором и ;
• Сброс радиоактивных веществ;
• Сброс химических веществ токсического действия;
• Сброс горячей воды (охлаждающей атомные реакторы).

Мы настолько халатно относимся к окружающей среде, что загрязнение гидросферы не кажется для нас чем-то страшным и опасным. К сожалению, люди до недавнего времени не задумывались о том, что на нашей планете уже появляются первые признаки Самый наглядный пример грубого вмешательства человека - это мертвое которое пытаются спасти ученые. На сегодняшний день загрязнение гидросферы - это первоочередная проблема всего человечества и каждого из нас в отдельности. Пока мы все будем только потреблять, ничего не отдавая матушке-природе взамен, мы останемся временщиками, которые живут сегодняшним днем и не думают о своих детях и нашем общем доме под названием ЗЕМЛЯ.

Что же нарушает гидросферу? Источники загрязнения гидросферы мы встречаем на каждом углу. Многие предприятия и животноводческие комплексы не желают приобретать качественное оборудование для очистки сточных вод и сбрасывают отходы в водоемы. Что можно обнаружить в воде после таких выбросов? Ну, во-первых, всю периодическую систему Менделеева. Наличие большинства элементов этой системы опасно не только для людей, животных и растений, но и для обитателей подводного мира. Во-вторых, всевозможные органические и неорганические соединения, несущие гибель всему живому. В-третьих, болезнетворные микробы и бациллы, способные в короткий срок уничтожить большую часть народонаселения и животный мир. Это и чума, и холера, и дизентерия и многие другие болезни. - это источники загрязнения гидросферы, несущие в себе такие страшные последствия, которые нашим потомкам придется расхлебывать не одно десятилетие, поскольку процесс их распада происходит сотни лет. Также проблему представляет сбрасывание в реки и моря воды, служащей для охлаждения реакторов. Это приводит к повышению ее температуры и впоследствии она становится причиной массовой гибели рыбы и организмов, населяющих водные просторы.

Что нас ждет при безответственном отношении к природе

Последствия загрязнения гидросферы очень трудно представить себе, так как масштаб их может быть огромным. захороненные в почве или океане, это бомба замедленного действия, которая может «взорваться» в любую минуту и вызвать страшнейшую катастрофу, способную уничтожить жизнь на земле. Все разумное человечество должно активизировать свои силы, чтобы дать возможность потомкам наслаждаться прекрасной жизнью на нашей голубой планете. Давайте относиться бережно к тому, что мы имеем, чтобы не допустить такие последствия загрязнения гидросферы, которые способны привести Землю к гибели. Не пытайтесь обмануть природу, сбрасывая без качественной очистки. Природа гораздо умнее нас и, обманывая ее, мы обманываем себя. Не засоряйте водоемы бытовым мусором и отходами, губящими окружающую нас природу. Если мы научимся уничтожать отходы без вреда для экологии, то сможем оставить своим потомкам чистую воду и красивую землю.

Введение.

Лекция 3. Защита гидросферы.

Вода играет решающую роль во многих процессах, протекающих в природе, и в обеспечении жизнедеятельности человека. В промышленности воду используют как сырье и источник энергии, как хладоагент, растворитель экстрагент, для транспортиро-вания сырья и материалов.

Бурное развитие промышленности вызывает необходимость в предотвращении отрицательного воздействия производственных сточных вод на водоемы. Многие со-временные технологические процессы связаны со сбросом сточных вод в водные объ-екты.

В связи с чрезвычайным разнообразием состава, свойств и расходов сточных вод промышленных предприятий необходимо применение специфических методов, а также сооружений по их локальной, предварительной и полной очистке.

В составе инженерных коммуникаций каждого промышленного предприятия име-ется комплекс канализационных сетей и сооружений, с помощью которых осуществля-ется отведение с территории предприятия отработанных вод (дальнейшее использова-ние которых либо невозможно по техническим условиям, либо нецелесообразно по технико-экономическим показателям), а также сооружений по предварительной обра-ботке сточных вод и извлечению из них ценных веществ и примесей.

Одним из основных направлений научно-технического прогресса является созда-ние малоотходных и безотходных технологических процессов. В области очистки сточных вод таким направлением является разработка канализационных систем с ми-нимальным сбросом сточных вод в водоем или без сброса - бессточных систем.

Наиболее рациональный способ сокращения объема сточных вод - это создание оборотных и замкнутых систем водоснабжения, исключающий сброс воды в водоемы. При таком водоснабжении предусматривается необходимая очистка сточной воды, ох-лаждение оборотной воды, обработка и повторное использование сточной воды.

Создание замкнутых систем технического водоснабжения с извлечением ценных компонентов в первую очередь предусматривается при строительстве новых и реконст-рукции действующих предприятий. Переход на бессточные системы, канализации или системы с минимальным сбросом сточных вод может быть осуществлен путем много-кратного использования отработанных вод и замены водяного охлаждения на воздуш-ное. При переводе ряда отраслей промышленности на безводные технологические про-цессы исключается образование сточных вод.

Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают влияние:

Условия формирования поверхностного или подземного водного стока;

Разнообразные природные явления;

Индустрия;

Промышленное и коммунальное строительство;

Транспорт;

Хозяйственная и бытовая деятельность человека.

Последствием этих влияний является привнесение в водную среду новых, несвой-ственных ей веществ - загрязнителей, ухудшающих качество воды.

Загрязнения, поступающие в водную среду, классифицируют по разному, в за-висимости от подходов, критериев и задач. Так, обычно выделяют химическое, биоло-гическое и физическое загрязнения.

Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных химических свойств воды за счет увеличения содержания в ней вредных примесей как неорга-нической, так и органической природы.

Во-первых, это неорганические химические вещества. Основными неорганиче-скими (минеральными) загрязнителями пресных и морских вод являются разнооб-разные химические соединения, токсичные для обитателей водной среды. Это соеди-нения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Большинство из них попа-дает в воду в результате человеческой деятельности. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам.

Во-вторых, это органические химические соединения в растворимом состоянии. Среди вносимых в океан с суши растворимых веществ, большое значение для обитате-лей водной среды имеют органические остатки.

Вынос в океан органического вещества оценивается в 300…380 млн.т./год. Сточные воды, содержащие суспензии органического происхождения или растворен-ное органическое вещество, пагубно влияют на состояние водоемов. Осаждаясь, сус-пензии заливают дно и задерживают развитие или полностью прекращают жизнедея-тельность донных микроорганизмов, участвующих в процессе самоочищения вод. При гниении донных осадков могут образовываться вредные соединения и отравляющие вещества, такие как сероводород, которые приводят к загрязнению всей воды в реке. Наличие суспензий затрудняют также проникновение света в глубь воды и замедляет процессы фотосинтеза. Одним из основных санитарных требований, предъявляемых к качеству воды, является содержание в ней необходимого количества кислорода. Вред-ное действие оказывают все загрязнения, которые так или иначе содействуют сниже-нию содержания кислорода в воде. Поверхностно-активные вещества (ПАВ) - жиры, масла, смазочные материалы - образуют на поверхности воды пленку, которая пре-пятствует газообмену между водой и атмосферой, что снижает степень насыщенности воды кислородом. Значительный объем органических веществ, большинство из кото-рых не свойственно природным водам, сбрасывается в реки вместе с промышленными и бытовыми стоками. Нарастающее загрязнение водоемов и водостоков наблюдается во всех промышленных странах.

В связи с быстрыми темпами урбанизации и несколько замедленным строитель-ством очистных сооружений или их неудовлетворительной эксплуатацией водные бас-сейны и почва загрязняются бытовыми отходами. Особенно ощутимо загрязнение в водоемах с замедленным течением или непроточных (водохранилища, озера).

Разлагаясь в водной среде, органические отходы могут стать средой для пато-генных организмов. Вода, загрязненная органическими отходами, становится прак-тически непригодной для питья и других надобностей.

Биологическое загрязнение связано с присутствием в питьевой воде биологиче-ских примесей, то есть микроорганизмов, вызывающих заболевания.

Бытовые жидкие отходы опасны не только тем, что являются источником не-которых болезней человека (брюшной тиф, дизентерия, холера), но и тем, что требу-ют для своего разложения много кислорода. Если бытовые сточные воды поступают в водоем в очень больших количествах, то содержание растворимого кислорода может понизиться ниже уровня, необходимого для жизни морских и пресноводных организ-мов.

В начале нашего столетия был сделан существенный шаг вперед в повышении ка-чества очистки воды путем хлорирования. Благодаря хлорированию воды и пастериза-ции молока стало возможным резкое снижение смертности при заболевании брюшным тифом.

Физическое загрязнение - это присутствующие в воде нерастворимые частицы различного происхождения.

Важное значение имеет загрязнение гидросферы нефтепродуктами. Благодаря своим физико-химическим свойствам, нефтепродукты быстро распространяются по по-верхности воды, образуя тончайшие пленки толщиной до долей миллиметра, сохра-няющие, особенно на спокойной поверхности, высокую устойчивость.

Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане. Нефть представляет собой вязкую маслянистую жид-кость, имеющую темно-коричневый цвет и обладающую слабой флуоресценцией. Нефть состоит преимущественно из насыщенных алифатических и ароматических уг-леводородов. Основные компоненты нефти - углеводороды (до 98 %) - подразделяют-ся на 4 класса:

а) парафины (алкены). - (до 90 % от общего состава) - устойчивые вещества, мо-
лекулы которых выражены прямой и разветвленной цепью атомов углерода. Легкие
парафины обладают максимальной летучестью и растворимостью в воде.

б) циклопарафины (30…60 % от общего состава) - насыщенные циклические со-
единения с 5-6 атомами углерода в кольце. Кроме циклопентана и циклогексана в
нефти встречаются бициклические и полициклические соединения этой группы. Эти
соединения очень устойчивы и плохо поддаются биоразложению.

в) ароматические углеводороды. - (20…40 % от общего состава) - ненасыщенные
циклические соединения ряда бензола, содержащие в кольце на 6 атомов углерода
меньше, чем циклопарафины. В нефти присутствуют летучие соединения с молеку-
лой в виде одинарного кольца (бензол, толуол, ксилол), затем бициклические (нафта-
лин), полициклические (пирен).

г) олефины (алкены). - (до 10 % от общего состава) - ненасыщенные нецикличе-
ские соединения с одним или двумя атомами водорода у каждого атома углерода в мо-
лекуле, имеющей прямую или разветвленную цепь.

Среди источников из которых нефть активно попадает в гидросферу необходимо назвать:

Транспортировка из районов добычи;

Аварийные ситуации на нефтеналивном транспорте;

Слив за борт танкерами промывочных и балластных вод;

Потери при добычи из морских скважин (за последние 30 лет, начиная с 1964 года, пробурено около 2000 скважин в Мировом океане, из них только в Северном море 1000);

Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками.

Попадая в морскую среду, нефть:

а) сначала растекается в виде пленки, образуя слои различной толщины и изме-
няет состав спектра и интенсивность проникновения в воду света;

б) смешиваясь с водой, нефть образует эмульсию двух типов:

Прямую "нефть в воде", составленную капельками нефти диаметром до 0,5 мкм, менее устойчивую и характерную для нефти, содержащую поверхностно-активные вещества;

Обратную "вода в нефти", которая может сохраняться на поверхности, перено-ситься течением, выбрасываться на берег и оседать на дно.

Детергенты (синтетические поверхностно-активные вещества - СПАВ) относятся к группе веществ, понижающих поверхностное натяжение воды. Они входят в состав синтетических моющих средств (СМС), широко применяемых в быту и промышлен-ности.

Вместе со сточными водами СПАВ попадают в материковые воды и морскую среду. СМС содержат:

Полифосфаты натрия, в которых растворены детергенты;

Ряд добавочных ингредиентов, токсичных для водных организмов: ароматизи-рующие вещества, отбеливающие реагенты (персульфаты, пербораты), кальцини-рованная сода, карбоксиметилцеллюлоза, силикаты натрия.

В зависимости от природы и структуры гидрофильной части молекулы СПАВ делятся на:

Анионактивные;

Катионоактивные;

Амфотерные;

Неионогенные.

Последние не образуют ионов в воде. Наиболее распространенными среди СПАВ являются анионактивные вещества. На их долю приходится более 15 % всех произво-димых в мире СПАВ.

Присутствие СПАВ в сточных водах промышленности связано с использованием их в таких процессах, как:

Флотационное обогащение руд;

Разделение продуктов химических технологий;

Получение полимеров;

Улучшение условий бурения нефтяных и газовых скважин;

Борьба с коррозией оборудования;

В сельском хозяйстве СПАВ применяется в составе пестицидов.

Канцерогенные вещества - это химически однородные соединения, проявляющие

трансформирующую активность и способность вызывать канцерогенные, тератогенные (нарушение процессов эмбрионального развития) или мутагенные изменения в орга-низме.

В зависимости от условий воздействия они могут приводить:

К ингибированию роста;

Ускорению старения;

Нарушению индивидуального развития и изменению генофонда организмов. К веществам, обладающим канцерогенными свойствами, относятся:

Хлорированные алифатические углеводороды;

Винилхлорид;

Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ).

Максимальное количество ПАУ в современных донных осадках Мирового океана (более 100 мкг/кг массы сухого вещества) обнаружено в тектонически активных зонах, подверженным глубинному термическому воздействию.

Основные антропогенные источники ПАУ в окружающей среде - это пиролиз органических веществ при сжигании различных материалов, древесины и топлива.

Тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий, цинк, медь, мышьяк) относятся к числу распространенных и весьма токсичных веществ. Они широко применяются в различ-ных промышленных производствах, поэтому, несмотря на очистные мероприятия, со-держание соединений тяжелых металлов в промышленных сточных водах довольно высокое. Большие массы этих соединений поступают в океан через атмосферу.

Для морских биоценозов наиболее опасны ртуть, свинец и кадмий. Ртуть пере-носится в океан с материковым стоком и через атмосферу. При выветривании осадоч-ных и изверженных пород ежегодно выделяется 3,5 тыс.т. ртути. В составе атмосфер-ной пыли содержится около 12 тыс.т. ртути, причем значительная часть - антропоген-ного происхождения. Около половины годового промышленного производства это-го металла (910 тыс.т./год) различными путями попадает в океан. В районах, за-грязняемых промышленными водами, концентрация ртути в растворе и взвесях силь-но повышается. При этом некоторые бактерии переводят хлориды в высокотоксичную метилртуть.

Свинец - рассеянный элемент, содержащийся во всех компонентах окружающей среды: в горных породах, почвах, природных водах, атмосфере, живых организмах. Наконец, свинец активно рассеивается в окружающую среду в процессе хозяйствен-ной деятельности человека. Это выбросы с промышленными и бытовыми стоками, с дымом и пылью промышленных предприятий, с выхлопными газами двигателей внут-реннего сгорания. Миграционный поток свинца с континента в океан идет не только с речными стоками, но и через атмосферу. С континентальной пылью океан получает (20…30) . 10 3 т. свинца в год.

Многие страны, имеющие выход к морю, проводят захоронение различных мате-риалов и веществ, в частности, грунта, вынутого при дноуглубительных работах, буро-вого шлама, отходов промышленности, строительного мусора, твердых отходов, взрывчатых и химических веществ, радиоактивных отходов. Объем захоронений со-ставил около 10 % от всей массы загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан.

В шлаках промышленных производств присутствуют разнообразные органиче-ские вещества и соединения тяжелых металлов. Во время сброса при прохождении материала сквозь столб воды, часть загрязняющих веществ переходит в раствор, из-меняя качество воды, другая сорбируется частицами взвеси и переходит в донные от-ложения. Одновременно повышается мутность воды. Наличие органических веществ часто приводит к быстрому расходованию кислорода в воде и нередко к его полному исчезновению, растворению взвесей, накоплению металлов в растворенной форме, появлению сероводорода. Присутствие большого количества органических веществ создает в грунтах устойчивую восстановительную среду, в которой возникает особый тип иловых вод, содержащих сероводород, аммиак, ионы металлов.

В случае образования поверхностных пленок, содержащих нефтяные углеводо-роды и СПАВ, нарушается газообмен на границе воздух - вода. Загрязняющие вещест-ва, поступающие в раствор, могут аккумулироваться в тканях и органах гидробио-нтов и оказывать токсическое воздействие на них.

Тепловое загрязнение поверхности водоемов и прибрежных морских акваторий возникает в результате сброса нагретых сточных вод электростанциями и другими промышленными производствами. Сброс нагретых вод во многих случаях обуславли-вает повышение температуры воды в водоемах на 6…8 о С. Площадь пятен нагретых вод в прибрежных районах достигает 30 кв.км. Более устойчивая температурная стра-тификация препятствует водообмену между поверхностным и донным слоем. Раство-римость кислорода уменьшается, а потребление его возрастает, поскольку с ростом температуры усиливается активность аэробных бактерий, разлагающих органическое вещество. Усиливается видовое разнообразие фитопланктона и всей флоры водорос-лей.

Одним из главных источников загрязнения водоемов являются промышленные сточные воды. Наиболее опасные загрязнители воды – это соли тяжелых металлов, фе-нолы, органические яды, нефтепродукты, насыщенная бактериями биогенная органика, синтетические моющие средства.

Анализ сточных вод, образующихся на современных предприятиях, показал, что в сбрасываемых в водоемы водах содержатся в основном продукты, которые не относят-ся к категории сильнотоксичных: хлориды, сульфаты, нитраты и фосфаты натрия, ка-лия, кальция, аммония, магния, железа, меди, органические продукты, взвешенные ве-щества, масла, нефтепродукты, отходы древесины, зола, отходы рудообогащения и т.д. Однако от ряда производств, таких как производство хлора и каустика, минеральных удобрений, полимерных материалов, химических волокон, красителей, коксохимиче-ское производство, целлюлозно-бумажные предприятия, энергетические предприятия и др., в водоемы вместе со стоками поступают соединения ртути, фтора, мышьяка, селе-на, хрома, никеля, меди, кадмия, циана, а также кислоты, щелочи, фенолы, метанол и другие вещества, содержание которых в воде строго лимитировано.