Загрязнение гидросферы. Самоочищение воды

руб.0

Артикул: 10318 Категория:

Описание

Содержание:

Введение ……………………………………………………………………………………………………….3
1 Загрязнение гидросферы …………………………………………………………………………… 4
2 Самоочищение воды ………………………………………………………………………………… 5
3 Прямые последствия загрязнения поверхностных вод ……………………………10
Заключение ………………………………………………………………………………………………… 14
Список используемой литературы ……………………………………………………………… 16

Введение

Всю свою историю человечество относилось потребительски к природе и Земле. Сначала это было единственным образом жизни человека, когда ему приходилось бороться с природой и брать у нее все, что возможно, ради своего выживания, и тогда он просто не умел производить ничего сам. Затем люди научились этому, но отношение к природе, как враждебной среде, осталось. Многие явления природы грозили человеку смертью, он их боялся, так как не понимал их сущности и не мог противостоять им. Конечно, ущерб, наносимый природе человеком был невелик, потому что тогда людей было сравнительно мало, а их средства покорения природы относительно примитивными – природа компенсировала то вредное воздействие, которое оказывал на нее человек. Настоящее покорение планеты началось значительно позже, в XIX, а особенно в XX в, когда человек начал использовать против нее машины и высокоэффективное оружие. Массы людей с детских лет выучивали наизусть и с упоением декламировали лозунг: «Мы не можем ждать милостей от природы, взять их у нее – наша задача», не подозревая того, что автор этих слов, селекционер, вкладывал в них чисто рабочее содержание: не сиди сложа руки, не жди у моря погоды, занимайся селекцией, выведением новых сортов, а вовсе не пропагандировал воинствующее отношение к природе. Результатом подобной идеологии могло и стало только разрушительное воздействие человека на природу. Лишь недавно до широких масс дошло, что больше не с кем воевать: дни человека, доведшего природу до предсмертного состояния, и ее самой сочтены.

1 Загрязнение гидросферы

Загрязнение как воздуха, так и водной среды происходило на протяжение всей истории человечества: люди испокон веков использовали любую реку как сточную канаву. До последнего времени это не приносило большого вреда природе: органические отходы большей частью использовались в качестве удобрений, неорганических было сравнительно мало и они так или иначе использовались. Опасность для гидросферы возникла в XX вв с появлением крупных многомиллионных городов и развитием промышленности. За последние десятилетия большинство рек и озер мира было превращено в сточные канавы и отстойники нечистот. Несмотря на хорошие канализационные системы и гигантские поля орошения, о которых не слыхивали в XIX в. Несмотря на сотнемиллиардные вложения в очистные сооружения, которые в состоянии предотвратить превращение реки или озера в зловонную жижу, но не в состоянии вернуть воде былую естественную чистоту: нарастающие объемы промышленных стоков и твердых отходов, растворяющихся в воде, оказываются сильнее самых мощных очистных агрегатов.
Опасность загрязнения воды в том, что человек в значительной мере состоит из воды и , чтобы оставаться человеком, он должен потреблять именно воду, которую в большинстве городов планеты трудно назвать пригодной для питья. Около половины населения развивающихся стран не имеет доступа к источникам чистой воды, вынуждена пить зараженную болезнетворными микробами и поэтому обречена на преждевременную гибель от эпидемических заболеваний.
Перестает быть водой и морская вода: множество побережий омывается жидкостью с совсем иным химическим составом, нежели тот, который имела морская вода несколько десятилетий назад. Симптомы деградации флоры и фауны Мирового океана замечены исследователями на большой глубине даже вдали от побережий. А ведь Мировой океан – колыбель жизни и «фабрика погоды» на всей Земле. Если и дальше продолжать загрязнять его, то это скоро приведет невозможности существования жизни на нашей планете.
Вода необходима для жизни, производственных, сельскохозяйственных и бытовых нужд человека. В развитых странах уровень водопотребления достигает 400-500 л на душу населения в сутки. Во многих странах, в том числе и в ряде регионов России, все более ощутимой становится нехватка пресной воды. Однако главная причина обострения проблемы водных ресурсов заключается не в увеличении водопотребления, а в загрязнении многих водоисточников.
Загрязнение гидросферы происходит за счет сброса в водоемы и моря промышленных, сельскохозяйственных и бытовых сточных вод.
Природные водоемы не являются естественной средой обитания болезнетворных микроорганизмов. В отличие от них бытовые сточные воды всегда содержат различные микроорганизмы, часть которых может быть болезнетворными. О потенциальной опасности распространения с водой кишечных инфекций судят по присутствию в ней так называемых индикаторных микроорганизмов, прежде всего кишечной палочки коли. По гигиеническим нормативам в питьевой воде допускается присутствие в 1 л не более 3 кишечных палочек. Доказано, что после обеззараживании воды хлором, ультрафиолетовыми лучами, озоном или гамма-излучением при содержании в ней кишечной палочки порядка трех в литре вода уже не содержит жизнеспособных микробных возбудителей брюшного тифа, дизентерии и других. Однако устойчивость болезнетворных вирусов выше, чем кишечной палочки. Это заставляет с осторожностью оценивать коли-индекс как показатель безопасности питьевой воды в отношении вируса инфекционного гепатита и других вирусов.
Полную уверенность в обеззараживании питьевой воды в настоящее время может дать только ее кипячение.
Перечень веществ промышленных сточных вод составляет тысячи наименований. Наиболее часто в них присутствуют растворители, детергенты, тяжелые металлы, цианиды, минеральные и органические кислоты, азот- и хлор- содержащие вещества, соли, сульфиды, жиры, красители и пигменты, фенольные соединения, дубящие вещества. Многие из них обладают токсическими свойствами.
Существование биосферы и человека всегда было основано на использовании воды. Человечество постоянно стремилось к увеличению водопотребления, оказывая на гидросферу огромное и многообразное давление. Существует две категории использования воды – водопользователи и водопотребители. Водопользователи используют воду для своей деятельности (транспорт, рыбное хозяйство).
Водопотребители используют воду в целях производственных, технологических и жизнеобеспечения. В настоящее время потребность населения Земли в воде составляет 18700 км3, из них 38% расходуется на ирригацию, 9% на промышленность, 3% на бытовые нужды, 48% на разбавление сточных вод и 2% на другие потребности.
На нынешнем этапе развития техносферы, когда в мире еще в большей степени возрастает воздействие человека на гидросферу, это выражается в химическом и бактериальном загрязнении вод.
Все загрязняющие воду вещества делятся на группы:
– органические вещества сельского хозяйства, бытовых и промышленных стоков (их окисление происходит под воздействием кислорода);
– болезнетворные микроорганизмы и вирусы в плохо обработанных стоках городов и животноводческих ферм;
– азот и фосфор из бытовых и сельскохозяйственных стоков, что увеличивает содержание нитратов и нитритов в водоемах;
– тяжелые металлы, нефтепродукты, пестициды, моющие вещества, фенолы.
В результате спецзахоронений в морские воды поступают радиоактивные и химические вещества. Так, в период с 1945 по 1948 гг. на территории Германии было обнаружено почти 300 тыс. тонн химических боеприпасов. Американцы в своем секторе нашли 93 995 тонн, англичане – 122 508, французы – 9 100, в советской зоне – 70 500. По решению тройственной комиссии стран-победительниц больше половины всех отравляющих веществ было затоплено в водах Балтийского моря, которые там покоятся до сих пор.
Нефтяные загрязнения происходят за счет сбросов в океанические воды нефтепродуктов – до 6 млн. т/г., являющихся аварийными при транспортировке и добыче нефти в морях. Нефть поступает в морские воды с речными стоками. В результате 2–4 % поверхности Тихого и Атлантического океанов покрыты нефтяной пленкой.
Дампинг – сброс отходов в морские воды. Ежегодно вывозятся на судах и сбрасываются в океанические воды до 6 млрд. тонн различных промышленных отходов: отстой сточных вод, строительный мусор, старая взрывчатка, жидкие радиоактивные и химические отходы.
C коммунальными и промышленными отходами (стоками) в воды морей выбрасываются бактериально зараженные воды, что ведет к биологическому загрязнению прибрежных вод; с промышленными стоками выбрасываются тяжелые металлы, мышьяк, ртуть и др.
Раскисление прибрежных акваторий происходит в результате выпадения «кислых» дождей, что вызывает подкисление прибрежных вод и, как следствие, ведет к невозможности размножения морских животных, рыбы. Все это уменьшает количество морепродуктов, которые в этих районах являются основным продуктом питания для населения.
Острой проблемой современности является нехватка пресной воды. Запас доступных пресных вод мира, сосредоточенных в реках, озерах, подземных водах на глубине до 1 км, составляет примерно 3 млн. км3. Таких запасов сейчас и в будущем хватило бы на нужды 20–25 млрд. человек, но вода распределена на Земле неравномерно и уже сейчас люди испытывают дефицит воды. Так, в странах «третьего мира» ежегодно умирает от потребления грязной воды примерно 9 млн. человек. Примерно 1 млрд. человек не имеет необходимого количества воды, и в мире нет механизма ее распределения.
Загрязнение вод происходит в результате дампинга, загрязнений (нефтяными и речными стоками), спецзахоронений, сброса коммунальных и сточных вод, раскисления прибрежных акваторий кислыми дождями.
Для здоровья человека неблагоприятные последствия при использовании загрязненной воды проявляются либо непосредственно при питье, либо в результате биологического накопления по длинным пищевым цепям типа: вода – планктон – рыбы – человек или вода – почва – растения – животные – человек и т.д. В современных условиях увеличивается опасность таких эпидемических заболеваний, как холера, брюшной тиф, дизентерия и др., вызванных бактериальным загрязнением воды.

2 Самоочищение воды

Особую тревогу вызывает загрязнение питьевых водоисточников отходами сельскохозяйственного производства. Главным образом это сточные воды животноводческих комплексов, смытые талыми и дождевыми водами с полей удобрения, пестициды и гербициды. Типовой комплекс крупного рогатого скота на 10 тыс. голов дает в виде отходов за сутки такое же количество органических веществ, как город с населением 160 тыс. человек, а свиноводческий комплекс – еще больше. В сточных водах сельскохозяйственного производства могут присутствовать возбудители различных инфекционных болезней.
В организации хозяйственно-питьевого водоснабжения важную роль играют подземные источники пресной воды. Они, как правило, чище, чем воды поверхностных водоисточников, и более безопасны для питья. Это обусловленно тем, что почва представляет собой эффективную очищающую систему. Загрязнение подземных пресных вод может произойти в результате аварийного разлива нефти и других жидкостей, вымывания растворимых веществ со свалок бытовых и промышленных отходов, просачивания сточных вод из шламо- и навозонакопителей.
Морская вода – неблагоприятная среда для выживания болезнетворных микроорганизмов. Однако вблизи береговой линии в районах расположения больших городов в морской воде все чаще встречаются возбудители инфекционных болезней. И связанно это с загрязнением морских побережий сточными водами.
Современные градостроительные проекты предусматривают в местах сброса сточных вод строительство специальных очистных сооружений.
Для защиты источника хозяйственно-питьевого водоснабжения выделяется специальная территория, называемая зоной санитарной охраны. На этой территории устанавливается особый режим, значительно ограничивающий возможность загрязнения воды, снижения ее качества в месте водозабора, уменьшения дебита водоисточника.
Однако санитарно-технических мероприятий, которые проводятся в местах водозабора, а также местах сброса сточных вод, недостаточно для экологической защиты водоемов.
Очень важно поддерживать способность водоемов к самоочищению. Одним из процессов самоочищения водоема является осаждение нерастворяемых веществ. На самоочищение водоемов оказывают влияние такие факторы, как степень разведения загрязнений, скорость течения, температура воды. Органические вещества в сточных водах постепенно разлагаются под воздействием кислорода. Биологическая потребность водоема в кислороде (БПК) выражается весовым количеством растворенного в воде кислорода, расходуемого на процессы биологического разложения органических веществ. Значение БПК колеблется от 1 мг/л для чистых поверхностных вод до 500 мг/л для неочищенных бытовых сточных вод. При истощении ресурсов растворенного кислорода процесс самоочищения водоема прекращается и в нем начинают преобладать неблагоприятные анаэробные превращения. Способность водоема к самоочищению обеспечивается также совокупной деятельностью населяющих их бактерий, водорослей, водных растений, моллюсков. Если температура воды благоприятна для их жизни, то самоочищение водоема протекает быстрее. Так, в умеренной климатической зоне оно завершается на участке реки в 200-300 км от места загрязнения, а на Крайнем Севере этот процесс растягивается на многие километры, захватывая участок реки протяженностью до 2 тыс. км.

3 Прямые последствия загрязнения поверхностных вод

Вода – необходимое условие жизни на Земле. Загрязнение водоемов различными отходами затрудняет процессы самоочищения, что наряду с нехваткой пресной воды создают угрозу здоровью людей.
Загрязнение воды может оказывать вредное воздействие на здоровье людей двумя путями:
– возможно заражение человека микробами, вирусными или паразитарными возбудителями заболеваний (в результате потребления недостаточно обеззараженной питьевой воды или других форм контакта с водой);
– возможно попадание в организм химических или радиоактивных веществ в связи с загрязнением питьевого водоисточника сточными водами, а также при аварийных ситуациях.
Качество воды большинства водных объектов не отвечает нормативным требованиям. Многолетние наблюдения за динамикой качества поверхностных вод обнаруживают тенденцию увеличения числа створов с высоким уровнем загрязненности (более 10 ПДК) и числа случаев экстремально высокого содержания (Свыше 100 ПДК) загрязняющих веществ в водных объектах.
Состояние водных источников и систем централизованного водоснабжения не может гарантировать требуемого качества питьевой воды, а в ряде регионов (Южный Урал, Кузбасс, некоторые территории Севера) это состояние достигло опасного уровня для здоровья человека. Службы санитарно-эпидемиологического надзора постоянно отмечают высокое загрязнение поверхностных вод.
Около 1/3 всей массы загрязняющих веществ вносится в водоисточники с поверхностным и ливневым стоком с территорий санитарно неблагоустроенных мест, сельскохозяйственных объектов и угодий, что влияет на сезонное, в период весеннего паводка, ухудшение качества питьевой воды, ежегодно отмечаемое в крупных городах, в том числе и в Москве. В связи с этим проводится гиперхлорирование воды, что, однако небезопасно для здоровья населения в связи с образованием хлорорганических соединений.
Одним из основных загрязнителей поверхностных вод является нефть и нефтепродукты. Нефть может попадать в воду в результате естественных ее выходов в районах залегания. Но основные источники загрязнения связаны с человеческой деятельностью: нефтедобычей, транспортировкой, переработкой и использованием нефти в качестве топлива и промышленного сырья.
Среди продуктов промышленного производства особое место по своему отрицательному воздействию на водную среду и живые организмы занимают токсичные синтетические вещества. Они находят все более широкое применение в промышленности, на транспорте, в коммунально-бытовом хозяйстве. Концентрация этих соединений в сточных водах, как правило, составляет 5-15мг/л при ПДК – 0,1 мг/л. Эти вещества могут образовывать в водоёмах слой пены, особенно хорошо заметный на порогах, перекатах, шлюзах. Способность к пенообразованию у этих веществ появляется уже при концентрации 1-2 мг/л.
Наиболее распространенными загрязняющими веществами в поверхностных водах являются фенолы, легко окисляемые органические вещества, соединения меди, цинка, а в отдельных регионах страны – аммонийный и нитритный азот, лигнин, ксантогенаты, анилин, метил меркаптан, формальдегид и др. Огромное количество загрязняющих веществ вносится в поверхностные воды со сточными водами предприятий черной и цветной металлургии, химической, нефтехимической, нефтяной, газовой, угольной, лесной, целлюлозно-бумажной промышленности, предприятий сельского и коммунального хозяйства, поверхностным стоком с прилегающих территорий.
Небольшую опасность для водной среды из металлов представляют ртуть, свинец и их соединения.
Расширенное производство (без очистных сооружений) и применение ядохимикатов на полях приводят к силь-ному загрязнению водоемов вредными соединениями. Загрязнение водной среды происходит в результате пря-мого внесения ядохимикатов при обработке водоемов для борьбы с вредителями, поступления в водоемы воды, сте-кающей с поверхности обработанных сельскохозяйствен-ных угодий, при сбросе в водоемы отходов предприятий-производителей, а также в результате потерь при транспортировке, хранении и частично с атмосферными осадками.
Наряду с ядохимикатами сельскохозяйственные стоки содержат значительное количество остатков удобрений (азота, фосфора, калия), вносимых на поля. Кроме того, большие количества органических соединений азота и фосфора попадают со стоками от животноводческих ферм, а также с канализационными стоками. Повышение концентрации питательных веществ в почве приводит к нарушению биологического равновесия в водоеме.
Вначале в таком водоеме резко увеличивается количество микроскопических водорослей. С увеличением кормовой базы возрастает количество ракообразных, рыб и других водных организмов. Затем происходит отмирание огромного количества организмов. Оно приводит к расходованию всех запасов кислорода, содержащегося в воде, и накоплению сероводорода. Обстановка в водоеме меняется настолько, что он становится непригодным для суще-ствования любых форм организмов. Водоем постепенно ‘умирает’.
Современный уровень очистки сточных вод таков, что даже в водах, прошедших биологическую очистку, содержание нитратов и фосфатов достаточно для интенсивного эвтрофирования водоемов.
Во многих водных объектах концентрации загрязняющих веществ превышают ПДК, установленные санитарными и рыбоохранными правилами.

Заключение

В настоящее время проблема загрязнения водных объектов (рек, озер, морей, грунтовых вод и т.д.) является наиболее актуальной, т.к. всем известно – выражение «вода – это жизнь». Без воды человек не может прожить более трех суток, но даже понимая всю важность роли воды в его жизни, он все равно продолжает жестко эксплуатировать водные объекты, безвозвратно изменяя их естественный режим сбросами и отходами. Ткани живых организмов на 70% состоят из воды, и поэтому В.И. Вернадский определял жизнь как живую воду. Воды на Земле много, но 97% – это соленая вода океанов и морей, и лишь 3% – пресная. Из этих три четверти почти недоступны живым организмам, так как эта вода «законсервирована» в ледниках гор и полярных шапках (ледники Арктики и Антарктики). Это резерв пресной воды. Из воды, доступной живым организмам, основная часть заключена в их тканях. Потребность в воде у организмов очень велика. Например, для образования 1 кг биомассы дерева расходуется до 500 кг воды. И поэтому ее нужно расходовать и не загрязнять. Основная масса воды сосредоточена в океанах. Испаряющаяся с его поверхности вода дает живительную влагу естественным и искусственным экосистемам суши. Чем ближе район к океану, тем больше там выпадает осадков. Суша постоянно возвращает воду океану, часть воды испаряется, особенно лесами, часть собирается реками, в которые поступают дождевые и снеговые воды. Обмен влагой между океаном и сушей требует очень большого количества энергии: на это затрачивается до 1/3 того, что Земля получает от Солнца. Цикл воды в биосфере до развития цивилизации был равновесным, океан получал от рек столько воды, сколько расходовал при ее испарении. Если не менялся климат, то не мелели реки и не снижался уровень воды в озерах. С развитием цивилизации этот цикл стал нарушаться, в результате полива сельскохозяйственных культур увеличилось испарение с суши. Реки южных районов обмелели, загрязнение океанов и появление на его поверхности нефтяной пленки уменьшило количество воды, испаряемой океаном. Всё это ухудшает водоснабжение биосферы. Более частыми становятся засухи, возникают очаги экологических бедствий, например, многолетняя катастрофическая засуха в зоне Сахеля. Кроме того, и сама пресная вода, которая возвращается в океан и другие водоемы с суши, часто загрязнена, практически не пригодной для питья стала вода многих рек России. Прежде неисчерпаемый ресурс – пресная чистая вода – становиться исчерпаемым. Сегодня воды, пригодной для питья, промышленного производства и орошения, не хватает во многих районах мира.

Список используемой литературы:

1 Агаджанян Н.А., Торшин В.И. Экология человека. Избранные лекции. – М., 1999
2 Агесс П. Ключи к экологии. – Л.: Гидрометеоиздат. 2003
3 Алексеев В.П. Очерки экологии человека. – М., 2004
4 Баевский Р.М., Берсенева А.П. Оценка адаптационных возможностей организма и риск развития заболеваний. М. 2000
5 Биологический энциклопедический словарь. – М.: Советская энциклопедия, 1999
6 Бродский А.К. Введение в проблемы биоразнообразия: иллюстрированный справочник. – СПб.: Изд-во СПбГУ, 2002
7 Сперанская О.Н. Общая биология. – М.: Уникум-центр, 2005

Предварительный просмотр

Загрязнение гидросферы. Самоочищение воды