Защита гидросферы от промышленных загрязнений

Подождите немного. Документ загружается.

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Уфимский Государственный Авиационный Технический Университет

Реферат

«Защита гидросферы от промышленных

загрязнений»

Выполнила: студентка

Научный руководитель:

Уфа 2010

Глава: Защита гидросферы от промышленных загрязнений

Введение

Важность воды и гидросферы - водной оболочки Земли, невозможно

переоценить. Именно сейчас, когда темпы роста водопотребления огромны,

когда некоторые страны уже испытывают острый дефицит пресной воды,

особенно остро стоит вопрос снижения загрязнения пресной воды.

Основой водных ресурсов России является речной сток, составляющий в

среднем по водности года 4262 км

, из которых 90% приходится на бассейны

Северного Ледовитого и Тихого океанов. На бассейны Каспийского и

Азовского морей, где проживает свыше 80% населения России и сосредоточен

её основной промышленный и сельскохозяйственный потенциал, приходится

менее 8% общегодового объёма речного стока [5].

Увеличения расходования воды промышленностью связано не только с

быстрым ростом последней, но и с ростом водоёмкости производства, то есть

увеличение расхода воды на единицу продукции. Так на производство 1 тонны

хлопчатобумажной ткани фабрики расходуют около 250 м

воды, а на

производство 1 тонны синтетического волокна - 2590 - 5000 м

. Много воды

требуется химической промышленности и цветной металлургии: на

производство 1 т аммиака затрачивается 1000 м

воды, синтетического каучука -

2000 м

, никеля - 4000 м

. Для сравнения: на выплавку 1 т чугуна тратится 180 -

200 м

воды.

Использование воды для хозяйственных целей - одно из звеньев

круговорота воды в природе. Но антропогенное звено круговорота отличается

от естественного тем, что в процессе испарения лишь небольшая часть

использованной человеком воды возвращается в атмосферу опреснённой.

Другая часть (около 90%) сбрасывается в реки и водоёмы в виде сточных вод,

загрязнённых отходами производства.

Большое значение имеет удовлетворение потребностей населения в

питьевой воде в местах его проживания через централизованные (приоритетно)

или нецентрализованные системы питьевого водоснабжения. Источниками

- 2 -

централизованного водоснабжения являются поверхностные воды, доля

которых в общем объёме водозабора составляет 68%, и подземные воды - 32%.

В сельской местности преобладает использование в питьевых целях

сооружений и устройств систем децентрализованного хозяйственно-питьевого

водоснабжения. Вода из колодцев, родников и других источников

децентрализованного водоснабжения не защищена от загрязнения и поэтому

представляют высокую эпидемиологическую опасность.

Практически все поверхностные источники водоснабжения в последние

годы подвергаются воздействию вредных антропогенных загрязнений,

особенно такие реки, как Волга, Дон, Северная Двина, Урал, Уфа, Тобол, Томь,

а также другие реки Сибири и Дальнего Востока. 70% поверхностных вод и

30% подземных потеряли питьевое значение и перешли в категории

загрязнённости - «условно чистая» и «грязная». Практически 70% населения

Российской Федерации употребляет воду, не соответствующую ГОСТу «Вода

питьевая». Особенно тяжёлое положение с загрязнением поверхностных

водоисточников сложилось в Астраханской, Кемеровской, Калининградской,

Томской, Тюменской, Ярославской областях, Приморском крае. Возрастает

загрязнение подземных вод, используемых для водоснабжения, в том числе

нефтепродуктами, тяжёлыми металлами, пестицидами и другими вредными

веществами, которые поступают в водоносные горизонты со сточными водами.

Загрязнителей гидросферы много, и они мало чем отличаются от

загрязнителей атмосферы. Однако и здесь есть свои особенности, связанные с

физико-химическими процессами и реакциями [6].

Глава: Защита гидросферы от промышленных загрязнений

Процессы самоочищения водоемов

Процессам загрязнения в реках и водоемах противостоит процесс

самоочищения, под которым понимают совокупность гидрохимических,

биохимических, химических и физических процессов, приводящих к

уменьшению концентрации загрязняющих веществ, а при полном

самоочищении - к восстановлению естественного облика водного объекта.

Загрязнение и самоочищение водных масс рек, озер и водохранилищ являются

взаимосвязанными процессами, протекающими под влиянием локальных

факторов, действующих непосредственно в пределах рассматриваемой реки

или водоема, и общих, действующих на водосборе водного объекта. Эти

факторы могут быть подразделены на природные и антропогенные.

Целесообразно различать внешние и внутриводоемные факторы загрязнения и

самоочищения водных объектов. К внешним факторам загрязнения следует

отнести, в первую очередь, сбросы в водный объект сточных вод и поступление

в него водных масс притоков или подземных вод, содержащих загрязняющие

вещества в большей концентрации, чем воды рассматриваемого объекта. Сюда

же относятся случаи загрязнения воды через атмосферу и испарение с

поверхности водоемов, приводящее к увеличению в их водах концентрации тех

или иных лимитирующих веществ.

Внешним фактором самоочищения является поступление в реку или озеро

менее загрязненных вод, чем воды этого объекта, или же совершенно чистых

вод, притоков и атмосферных осадков.

При рассмотрении внутриводоемных факторов самоочищения и загрязнения

надо учитывать гидрологический режим водных объектов, гидродинамические

особенности формирующихся в них течений, определяющих перенос и

диффузию загрязняющих веществ, осаждение и последующее взмучивание

взвешенных веществ. Важную роль могут играть биологические процессы

загрязнения, например эвтрофикация водоемов. Необходимо также учитывать

химические процессы преобразования веществ, их распад, синтез и т.д.

- 4 -

Глава: Защита гидросферы от промышленных загрязнений

Огромная роль в самоочищении водоемов принадлежит биологическим

факторам, действие которых обусловлено сложными взаимоотношениями

гидробионтов. Гидробионты — растительные и животные организмы,

приспособленные к жизни в водной среде. К ним относятся микробы, зеленые

водоросли, простейшие, бактериофаги и др.

Взаимоотношения водных обитателей могут складываться в виде

симбиоза или антагонизма. В конечном результате эти взаимовлияния приводят

к самоочищению водоема.

Загрязнение водоемов сточными водами, отходами промышленных

предприятий обусловливает усиленное размножение сапрофитных микробов,

которые расщепляют сложные органические соединения до простых

минеральных (СО2, МНз) и делают их доступными для питания автотрофных

организмов (нитрифицирующих, серо- и железобактерий, водорослей).

Основная роль в удалении из водоемов растворимых веществ принадлежит

микробам.

Зеленые водоросли и некоторые бактерии — обитатели рек, озер, морей

— вырабатывают антибиотические вещества, губительно действующие на

попавших в водоемы микробов, среди которых могут быть возбудители

инфекционных болезней человека или животных. Морская вода обладает

вирулицидным действием на энтеро-вирусы. Отдельные виды морских

бактерий обладают антагонистическими свойствами по отношению к

стафилококку, кишечной палочке.

Простейшие поглощают из водоемов коллоиды, взвеси и микробов, в том

числе и патогенных. Одна инфузория за 1 ч переваривает до 30000 микробов.

Погибшие простейшие и водоросли в свою очередь служат пищей для

сапрофитных бактерий.

Бактериофаги вызывают лизис (растворение) гомологичных бактерий

(например, дизентерийный фаглизирует дизентерийную бактерию;

сибиреязвенный фаг — возбудителя сибирской язвы и т. д.) и способствуют

очищению водоемов от патогенных микробов. Бактериофагов обычно

- 5 -

Глава: Защита гидросферы от промышленных загрязнений

обнаруживают в загрязненной речной и морской воде вблизи населенных

пунктов.

Механизм антимикробного действия перечисленных гидробионтов

неодинаков: от прямого поглощения бактерий до их лизиса или выделения в

водоем антибиотических веществ.

В самоочищении водоема участвуют все гидробионты, тем не менее

основная роль принадлежит водной микрофлоре, количественный и

качественный состав которой меняется в зависимости от содержания в воде

органических веществ.

Степень загрязненности водоема называется сапробностью и

характеризует особенности водоема: определенная концентрация органических

веществ, соответствующая стадия их минерализации, условия развития и состав

микроорганизмов. Различают три основные зоны сапробности: полисапробная,

мезосапробная, олигосапробная.

Полисапробная зона (зона сильного загрязнения)— вода загрязнена

органическими веществами, число микроорганизмов достигает нескольких

миллионов в 1 мл, при этом преобладают кишечные и анаэробные гнилостные

бактерии, обусловливающие процесс гниения и брожения.

Мезосапробная зона (зона умеренного загрязнения) характеризуется

минерализацией органических веществ с преобладанием окислительных

процессов и выраженной нитрификацией. Количество бактерий в 1 мл воды

составляет сотни тысяч, причем содержание коли-бактерий значительно

уменьшается.

Олигосапробная зона (зона чистой воды) обычно не содержит

органических веществ. Количество бактерий в 1 мл воды составляет десятки,

сотни, преобладают серо- и железобактерии.

Таким образом, наличие определенного количественного и качественного

состава микроорганизмов в различных зонах санпробности характеризует

активность процесса самоочищения водоема.

- 6 -

Глава: Защита гидросферы от промышленных загрязнений

Самоочищение морей и океанов - сложный процесс, при котором

происходит разрушение компонентов загрязнения и включение их в общий

круговорот веществ. Способность моря перерабатывать углеводороды и другие

виды загрязнений не безгранична. В настоящее время многие акватории уже

утратили способность к самоочищению. Некоторые заливы и бухты нефть, в

больших количествах скопившаяся в донных отложениях, превратила

практически в мёртвые зоны.

Существует прямая зависимость между численностью нефтеокисляющих

бактерий и интенсивностью нефтяного загрязнения морской воды. Наибольшее

число микроорганизмов выделялось в районах нефтяного загрязнения, при этом

количество бактерий, растущих на нефти, доходит до 106-107 на 1 л морской

воды. Наряду с численностью микроорганизмов растёт их видовое

разнообразие. Это, по всей видимости, можно объяснить большой сложностью

химического состава нефти, различные компоненты которой могут

потребляться только определёнными видами микроорганизмов.

Нефтеокисляющие микроорганизмы можно рассматривать как индикаторы

нефтяного загрязнения воды.

К морским организмам, которые участвуют в процессах самоочищения,

относятся моллюски. Различают две группы моллюсков. В первую входят

мидии, устрицы, гребешок и некоторые другие. Для них характерна

двухстворчатая раковина. Обычно створки раковины чуть приоткрыты, и

хорошо видно, как из-под радужной мантии торчат две трубочки - сифоны.

Через один сифон всасывается морская вода со всеми взвешенными в ней

частицами, которые оседают в специальном аппарате моллюска, а через другой

очищенная морская вода возвращается в море. Все съедобные частицы

усваиваются, а непереваренные крупными комочками выбрасываются наружу.

Крупный моллюск мидии может пропустить через себя до 70 л воды в сутки и

таким образом очистить её от возможных механических примесей и некоторых

органических соединений. Подобно мидии питаются и другие морские

животные - мшанки, губки, асцидии.

- 7 -

Глава: Защита гидросферы от промышленных загрязнений

У моллюсков второй группы раковина или закрученная, овально-

конической формы (рапаны, литорины), или напоминает колпачок (морское

блюдечко). Ползая по камням, сваям, причалам, растениям, днищам судов, они

ежедневно прочищают огромные заросшие поверхности.

Поистине санитар-рекордсмен - моллюск кардиум, входящий в фауну

Каспийского моря. Несмотря на свои небольшие размеры (около 2,5 см), он в

процессе питания успевает за сутки профильтровать до 15 л воды. При этом

растворённые в ней компоненты нефти, как вещества, непригодные для

питания, обволакиваются слизью и в этой «упаковке» выбрасываются на дно.

Учёные стремятся изучить деятельность морских организмов, включая

водоросли, с тем, чтобы найти новые эффективные способы борьбы с

загрязнением водоёмов, прежде всего богатого рыбой Каспия.

Самоочищение речной воды происходит в результате разбавления ее

чистой водой и свежими притоками. В связи с этим снижается концентрация

органических веществ в воде, создаются неблагоприятные условия для

размножения микробов. Оседание в воде нерастворимых органических и

неорганических частиц, а вместе с ними и бактерий, губительное действие

ультрафиолетовых лучей на микроорганизмы способствуют самоочищению

водоема [4].

- 8 -

Глава: Защита гидросферы от промышленных загрязнений

Типы сточных вод

Под загрязнением водных ресурсов понимают любые изменения

физических, химических и биологических свойств воды в водоемах в связи

со сбрасыванием в них жидких, твердых и газообразных веществ, которые

причиняют или могут создать неудобства, делая воду данных водоемов

опасной для использования, нанося ущерб народному хозяйству, здоровью и

безопасности населения.

Загрязнение поверхностных и подземных вод можно классифицировать

следующим образом:

-механическое - повышение содержания механических примесей,

свойственное в основном поверхностным видам загрязнений;

-химическое - наличие в воде органических и неорганических веществ

токсического и нетоксического действия;

-бактериальное и биологическое - наличие в воде разнообразных

патогенных микроорганизмов, грибов и мелких водорослей;

-радиоактивное - присутствие радиоактивных веществ в

поверхностных или подземных водах;

-тепловое - выпуск в водоемы подогретых вод тепловых и атомных

электростанций.

Основными источниками загрязнения и засорения водоемов являются

недостаточно очищенные сточные воды промышленных и коммунальных

предприятий, крупных животноводческих комплексов; отходы производства

при разработке рудных ископаемых, сточные воды шахт и рудников; сточные

воды при обработке и сплаве лесоматериалов; стоки водного и

железнодорожного транспорта; техногенные отходы предприятий

металлургического комплекса и т. д.

Загрязняющие вещества сточных вод, попадая в природные водоемы,

приводят к качественным изменениям, которые в основном проявляются в

- 9 -

Глава: Защита гидросферы от промышленных загрязнений

изменении физических свойств воды (появление неприятного запаха,

привкуса и др.), в изменении ее химического состава.

Производственные сточные воды

Производственные сточные воды в основном загрязнены отходами и

выбросами производства. Количественный и качественный состав таких

стоков разнообразен и зависит от отрасли промышленности, ее

технологических процессов. По составу сточные воды делят на три основные

группы, содержащие:

-неорганические примеси (в том числе токсические);

-органические примеси;

-неорганические и органические загрязняющие примеси.

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 и

нефтехимические заводы, предприятия органического синтеза,

коксохимические и др. В стоках содержатся различные 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.

Сточные воды третьей группы образуются в процессах

гальванохимической обработки поверхностей, производстве печатных плат

электронной техники, в коксохимических и других технологических

процессах. В составе этих стоков присутствуют неорганические кислоты,

ионы тяжелых металлов, ПАВ, масла, красители, смолы и другие вещества.

- 10 -