СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Загрязнениеприродных вод: сущность процесса и его источники
2. Комплексный подходк решению проблемы загрязнения природных вод: защита и профилактика
Заключение
Список использованныхисточников
ВВЕДЕНИЕ
Загрязнениеповерхностных вод началось в центральной России еще в XVI в., когда началиудобрять поля навозом. С тех пор в центральных районах страны основнымзагрязнителем вод было сельское хозяйство. В более северных районах большуюроль играл сплав леса, особенно молевой, при котором бревна тонули и гнили вводе. С развитием промышленности и ростом городов стала расти роль коммунальныхи промышленных загрязнений.
Резкоеусиление загрязнений произошло в ХХ в. Особая опасность связана с совпадениемпериода роста сбросов загрязненных сточных вод и многовековой тенденции нарастаниясухости климата, снижения водности водоемов. В этих условиях растутконцентрации поллютантов в растворах и, следовательно, степень их вредноговоздействия на природные системы и здоровье человека.
К началу 90-хгг. в России создалась довольно сложная ситуация. Качество вод большинстваповерхностных водоемов страны не отвечало установленным нормативам. Главнымизагрязняющими поверхностные воды веществами являются нефтепродукты, фенолы,легкоокисляемые органические вещества, соединения меди и цинка, аммонийный инитратный азот.
Цель работызаключается в рассмотрении естественных и искусственных источников загрязненияприродных вод. Особое внимание планируется уделить изучению воздействияпромышленности и сельского хозяйства на процесс загрязнения природных вод.
Работасостоит из введения, двух глав, заключения и списка использованных источников.
1. Загрязнение природныхвод: сущность процесса и его источники
Различают природное и антропогенное загрязнения.Природное загрязнение возникает в результате естественных причин — извержениявулканов, землетрясений, катастрофических наводнений и пожаров. Природное(естественное)загрязнение — загрязнение среды, источником которогоявляются природные процессы и явления, напрямую не обусловленные деятельностьючеловека: извержения вулканов, пыльные бури, наводнения, стихийные пожары ит.п.
Антропогенное(искусственное) загрязнение — результат деятельности человека. В настоящее время общая мощностьисточников антропогенного загрязнения во многих случаях превосходит мощностьестественных.
Загрязнениеводы — измененияхимического и физического состояния или биологических характеристик воды,ограничивающие дальнейшее ее употребление. При всех типах водопользованияменяются либо физическое состояние (например, при нагревании), либо химическийсостав воды — при поступлении загрязняющих веществ, которые делятся на двеосновные группы: со временем изменяющиеся в водной среде и остающиеся в нейнеизменными. К первой группе относятся органические компоненты бытовых стоков ибольшая часть промышленных, например отходы целлюлозно-бумажных предприятий.Вторую группу составляют многие неорганические соли, например сульфат натрия,который используется как краситель в текстильной промышленности, и неактивныеорганические вещества типа пестицидов.
Загрязнениеприродных вод – этоснижение их биосферных функций и экономического значения в результатепоступления в них вредных веществ.
Загрязнение водоемовпроисходит как естественным, так и искусственным путем. Загрязнения поступают сдождевыми водами, смываются с берегов, а также образуются в процессе развития иотмирания животных и растительных организмов, находящихся в водоеме.
Естественное загрязнениеприродных водвозникает в результате природных процессов, без какого либо участия или влияниячеловека.
Однакогораздо больший урон гидросфере наносит антропогенное загрязнение природныхвод.
Искусственное(антропогенное) загрязнение водоемов является, главным образом, результатом спуска в них сточныхвод от промышленных предприятий и населенных пунктов. Поступающие в водоемзагрязнения в зависимости от их объема и состава могут оказывать на негоразличное влияние:
1) изменяются физическиесвойства воды (изменяется прозрачность и окраска, появляются запахи ипривкусы);
2) появляются плавающие веществана поверхности водоема и образуются отложения (осадок на дне);
3) изменяется химическийсостав воды (изменяется реакция, содержание органических и неорганическихвеществ, появляются вредные вещества и т. п.);
4) уменьшается в водесодержание растворенного кисдорода вследствие его потребления на окислениепоступивших органических веществ;
5) изменяются число ивиды бактерий (появляются болезнетворные), вносимых в водоем вместе со сточнымиводами. Загрязненные водоемы становятся непригодными для питьевого, а иногда идля технического водоснабжения; в них погибает рыба.
В первом десятилетии XXI века антропогенное загрязнение природныхвод стало носить глобальный характер и существенно сократило доступныеэксплуатационные ресурсы пресной воды на Земле.
Человечество потребляетна свои нужды огромное количество пресной воды. Основными ее потребителямиявляются промышленность и сельское хозяйство. Наиболее водоемкие отраслипромышленности — горнодобывающая, сталелитейная, химическая, нефтехимическая,целлюлозно-бумажная и пищевая. На них уходит до 70 % всей воды, затрачиваемой впромышленности.
Одним изосновных загрязнителей воды является нефть и нефтепродукты. Нефть можетпопадать в воду в результате естественных ее выходов в районах залегания. Ноосновные источники загрязнения связаны с человеческой деятельностью:нефтедобычей, транспортировкой, переработкой и использованием нефти в качестветоплива и промышленного сырья.
Средипродуктов промышленного производства особое место по своему отрицательному воздействиюна водную среду и живые организмы занимают токсичные синтетические вещества.Они находят все более широкое применение в промышленности, на транспорте, вкоммунально-бытовом хозяйстве. Концентрация этих соединений в сточных водах,как правило, составляет 5-15мг/л при ПДК — 0,1 мг/л. Эти вещества могутобразовывать в водоёмах слой пены, особенно хорошо заметный на порогах,перекатах, шлюзах. Способность к пенообразованию у этих веществ появляется ужепри концентрации 1-2 мг/л.
Из другихзагрязнителей необходимо назвать металлы (например, ртуть, свинец, цинк, медь,хром, олово, марганец), радиоактивные элементы, ядохимикаты, поступающие ссельскохозяйственных полей, и стоки животноводческих ферм. Небольшую опасностьдля водной среды из металлов представляют ртуть, свинец и их соединения.
Табл. 1. Основные загрязнители водных экосистем в различных отрасляхпромышленности
Отрасль промышленности
Основные виды загрязняющих веществ Нефтегазодобыча, нефтепереработка Нефтепродукты, синтетические поверхностно-активные вещества, фенолы, аммонийные соли, сульфиды Лесная промышленность, целлюлозно-бумажная промышленность Сульфаты, органические вещества, лигнины, смолистые и жирные вещества Машиностроение, металлообработка, металлургия Тяжелые металлы, фториды, цианиды, аммонийные соединения, нефтепродукты, фенолы, смолы Химическая промышленность Фенолы, нефтепродукты, синтетические поверхностно-активные вещества, ароматические углеводороды, неорганика Горнодобывающая и угольная промышленность Флотореагенты, неорганика, фенолы Легкая, текстильная и пищевая промышленность Синтетические поверхностно-активные вещества, нефтепродукты, органические красители, другие органические вещества
Значительноеколичество таких опасных загрязняющих веществ, как пестициды, аммонийный инитратный азот, фосфор, калий и др., смывается с сельскохозяйственныхтерриторий. В основном они попадают в водоемы и водостоки без какой-либоочистки, а поэтому содержат высокую концентрацию органических веществ,биогенных элементов и других загрязнителей.
Главный жепотребитель пресной воды — сельское хозяйство: на его нужды уходит 60-80 % всейпресной воды. Причём велик ее безвозвратный расход (особенно на орошение).
Расширенноепроизводство (без очистных сооружений) и применение ядохимикатов на поляхприводят к сильному загрязнению водоемов вредными соединениями. Загрязнениеводной среды происходит в результате прямого внесения ядохимикатов приобработке водоемов для борьбы с вредителями, поступления в водоемы воды,стекающей с поверхности обработанных сельскохозяйственных угодий, при сбросе вводоемы отходов предприятий — производителей, а также в результате потерь притранспортировке, хранении и частично с атмосферными осадками.
Наряду сядохимикатами сельскохозяйственные стоки содержат значительное количествоостатков удобрений (азота, фосфора, калия), вносимых на поля. Кроме того,большие количества органических соединений азота и фосфора попадают со стокамиот животноводческих ферм, а также с канализационными стоками. Повышениеконцентрации питательных веществ в почве приводит к нарушению биологическогоравновесия в водоеме.
Вначале втаком водоеме резко увеличивается количество микроскопических водорослей. Сувеличением кормовой базы возрастает количество ракообразных, рыб и другихводных организмов. Затем происходит отмирание огромного количества организмов.Оно приводит к расходованию всех запасов кислорода, содержащегося в воде, инакоплению сероводорода. Обстановка в водоеме меняется настолько, что онстановится непригодным для существования любых форм организмов. Водоемпостепенно «умирает».
Загрязняющие веществамогут проникать и в подземные воды: при просачивании промышленных и сельскохозяйственныхстоков из хранилищ, прудов-накопителей, отстойников и др. Загрязнения подземныхвод не ограничиваются территориями промышленных предприятий, хранилищ отходов ипр., а распространяются вниз по течению потока на расстояния до 20 — 30 км и более от источниказагрязнения. Всё это создает реальную угрозу для питьевого водоснабжения в этихрайонах.
Более того, загрязнениеподземных вод негативно сказывается и на экологическом состоянии поверхностныхвод, почв и других компонентов природной среды. В частности, загрязняющиевещества, содержащиеся в подземных водах, могут выноситься потоком в поверхностныеводоемы и загрязнять их.
2. Комплексный подход к решениюпроблемы загрязнения природных вод: защита и профилактика
В практикесанитарной охраны водоемов пользуются гигиеническими нормативами — предельнодопустимыми концентрациями (ПДК) веществ, влияющих на качество воды.
За ПДКпринимают ту максимальную концентрацию вещества, при которой не нарушаются (неухудшаются) процессы минерализации органических веществ, органолепгическиесвойства воды и промысловых организмов (рыб, раков, моллюсков) и не допускаютсятоксичные свойства веществ, которые могут вызвать нарушения в жизнедеятельности(выживаемость, рост, размножение, плодовитость, качество потомства) основныхгрупп водных организмов (растений, беспозвоночных животных, рыб), играющихважнейшую роль в формировании качества воды, создании и трансформацииорганического вещества.
Следует признать, что современные методы очистки вод, механической и биологической, далеки от совершенства. Даже после биологической очистки в сточных водах остается 10 процентов органических и 60—90 процентов неорганических веществ, в том числе до 60 процентов азота, 70 —фосфора, 80 — калия и почти 100 процентов солей ядовитых тяжелых металлов.
Наиболее сложной проблемой является защита поверхностных вод от загрязнения. Главным загрязнителем поверхностных вод служат бытовые и промышленные сточные воды, поэтому наиболее актуальной с экологической точки зрения является разработка и внедрение эффективных методов очистки сточных вод.
Самым действенным способом защиты поверхностных вод от загрязнения их сточными водами может служить разработка и внедрение безводной или безотходной технологии производства, в частности, создание оборотного водоснабжения. При организации системы оборотного водоснабжения в нее включают ряд очистных сооружений и установок, что позволяет создать замкнутый цикл использования производственных и бытовых сточных вод, полностью исключающий их попадание в поверхностные водоемы.
Ввиду многообразия состава сточных вод применяют различные способы их очистки: механический, физико-химический, химический, биологический и др. В процессе очистки предусматривают обработку осадка и обеззараживание сточных вод перед сбросом их в водоем. При механической очистке из производственных сточных вод путем процеживания, отстаивания и фильтрования удаляется до 90% нерастворимых механических примесей различной степени дисперсности, а из бытовых сточных вод — до 60%. Для этих целей применяют решетки, песколовки, песчаные фильтры, отстойники. Вещества, образующие пленку на поверхности воды (нефть, масла, смолы, полимеры и др.), задерживают специальными нефте- и маслоловушками, либо выжигают.
В случае физико-химической очистки используются:
— коагуляция — введение в сточные воды коагулянтов(солей аммония, железа, меди и др.) для образования хлопьевидных осадков,которые затем легко удаляются;
— сорбция — способность некоторых веществ(глины, активированный уголь, силикагель, торф и др.) поглощать загрязнение;
— флотация — пропускание через сточные водывоздуха. Газовые пузырьки при движении вверх захватывают поверхностно-активныевещества, нефть, масла, другие загрязнения и образуют на поверхности воды легкоудаляемый слой пены.
После биологическойочистки и отстаивания сточные воды обеззараживают (дезинфицируют) с помощьюсоединений хлора или других сильных окислителей. При хлорировании уничтожаютсяпатогенные бактерии, вирусы и другие болезнетворные организмы. После этогосточные воды можно использовать в оборотном водоснабжении либо сбрасывать вповерхностные водоемы.
В последние годыразрабатываются новые методы, способствующие экологизации процессов очисткисточных вод. К таким методам относятся:
— электрохимические методы, основанныена процессах анодного окисления и катодного восстановления (электролиз);
— мембранные процессы очистки;
— магнитная обработка, позволяющаяулучшить флотацию взвешенных частиц;
— радиационная очистка воды;
— озонирование;
— внедрение новых селективных типовсорбентов для избирательного выделения полезных компонентов из сточных вод сцелью их вторичного использования.
Значительную роль взагрязнении водных объектов играют пестициды и удобрения, смываемые поверхностнымстоком с сельскохозяйственных угодий. Для предотвращения попадания загрязняющихстоков в водоемы необходим комплекс мероприятий, включающих соблюдение норм исроков внесения удобрений и ядохимикатов, очаговую обработку пестицидами вместосплошной, замену ядохимикатов биологическими способами защиты растений и т.д.
Сложную задачупредставляет утилизация стоков животноводческих комплексов, губительнодействующих на водные экосистемы. В настоящее время наиболее экономичнойпризнана технология, согласно которой стоки разделяют с помощьюцентрифугирования на твердую и жидкую фракции. При этом твердая фракцияпревращается в компост и вывозится на поля. Жидкая часть (навозная жижа)проходит через химический реактор и превращается в гумус. При разложенииорганики выделяются метан, двуокись углерода и сероводород. Энергию этогобиогаза можно использовать для производства тепла.
Одним из перспективныхспособов уменьшения загрязнения поверхностных вод является закачка сточных водв глубокие водоносные горизонты через систему поглощающих скважин (подземноезахоронение). При этом способе отпадает необходимость в дорогостоящей очисткесточных вод и строительстве очистных сооружений. Однако данный методцелесообразен для изоляции лишь небольших количеств высокотоксичных сточныхвод, так как очень непросто оценить возможные экологические последствияобширного загрязнения изолированных глубокозалегающих горизонтов подземных вод.В частности, при этом способе технически очень сложно полностью исключитьвозможность проникновения загрязненных вод из подземных водоносных горизонтовна поверхность земли или в другие водоносные горизонты через затрубныепространства скважин.
Основными мерами борьбы сзагрязнением подземных вод являются профилактические. С этой целью совершенствуютсяметоды очистки сточных вод, внедряются производства с бессточной технологией,тщательно изолируются резервуары промышленных стоков, регламентируетсяиспользование пестицидов и удобрений в сельском хозяйстве и т.д.
Важнейшей меройпредупреждения загрязнения подземных вод в районах водозаборов являетсяустройство вокруг них санитарно-защитных зон, состоящих из трех поясов. Натерритории поясов запрещается размещение любых объектов, способных вызватьхимическое или бактериальное загрязнения, запрещается использование минеральныхудобрений и пестицидов, промышленная вырубка леса.
Значительную роль в делеохраны поверхностных вод от загрязнения и засорения играют агролесомелиорация игидротехнические мероприятия. С их помощью можно предотвращать заиление изарастание озер, водохранилищ и малых рек, а также эрозию, образованиеоползней, обрушение берегов и т.д.
Однако с учетомнеразрывной связи всех природных и антропогенных экосистем необходимо иметь ввиду, что невозможно обеспечить чистоту поверхностных водоемов и водотоков беззащиты от загрязнений атмосферы, почв, подземных вод и т.д.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
XXI век характеризуется интенсивнымразвитием промышленности и сельскохозяйственного производства, и как следствиеэтого — сильным загрязнением гидросферы (рек, озёр, морей и океана в целом). Природныеводы загрязняются сточными водами различных предприятий и бытовой сферы.
Частоскладывается парадоксальная картина — в Ростовской и Воронежской областяхнаблюдается спад производства, но загрязнения за пять лет в первой выросло натреть, а во второй — на две трети. Этому есть две причины. Во-первых, выросла“грязность производства”. Оборудование устарело и не ремонтируется вовремя,сырье используется подешевле, поэтому часто оно содержит повышенные содержания вредныхвеществ, системы водоочистки находятся тоже в кризисе — те же проблемы соборудованием, закупкой необходимых реактивов для очистки и т.д., и т.п.Особенно грязно производство в Санкт-Петербурге, в Иркутской области и,главное, в вододефицитных Краснодарском крае и Дагестане. Ситуация на Таймыреопределяется низким уровнем производства. Во-вторых, в городах возникла массамелких, часто “теневых” производств, часто дающих достаточно обильные вредныесбросы (кожевенное и т.п.). Работая полукустарно, они сбрасывают воду обычнолибо в городскую канализацию, либо прямо в водоемы. Но городская канализация неприспособлена для очистки таких вод, что в свою очередь ведет к ухудшениюработы ее систем очистки.
Загрязнение водпроявляется в изменении их физических и органолептических свойств (нарушениепрозрачности, окраски, запаха, вкуса), увеличении содержания солей (сульфатов,хлоридов, нитратов и др.), токсичных тяжелых металлов, сокращении содержаниярастворенного в воде кислорода, увеличении содержания радионуклидов, болезнетворныхбактерий и других загрязнителей.
Россия обладает одним изсамых высоких водных потенциалов в мире: на каждого жителя России приходитсясвыше 30 000 м3 воды в год. Однако в настоящее время из-зазагрязнения около 70% рек и озер России утратили свои качества источниковпитьевого водоснабжения, в результате около половины населения потребляютнедоброкачественную воду.
Частично нарушено дажеисторически сложившееся равновесие в водной среде Байкала — уникального озера на нашей планете,которое могло бы обеспечивать чистой водой все человечество в течение почти 50лет. По современным оценкам, загрязнено более 100 км3 байкальскойводы. На акваторию озера поступают нефтепродукты, нитраты, хлориды и другиезагрязнители. Только размеры озера, огромный объем водной массы, а такжеспособность биотического сообщества Байкала поддерживать процессы самоочищенияпока спасают экосистему озера от деградации.
По мерестабилизации в экономике изменения в состоянии природных вод будутнеоднозначны. Укрепление государственного контроля и упрочнение финансовогоположения городов, а также выход части наших компаний на уровень с крупнымитранснациональными компаниями будет способствовать улучшению ситуации.Стабилизация в сельском хозяйстве, золотодобыче и т.п. приведет к ростузагрязнения поверхностных водоемов страны.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Голицын А.Н. Промышленная экология имониторинг загрязнения природной среды: Учебник. Издательство: ОНИКС, 2010 г. — 335 с.
2. Еремин В.Г.,Сафонов В.Г. Экологические основы природопользования. М. 2002 г. – 220 с.
3. Снакин, В.В. Экология и охрана природы: Словарь-справочник. / Под ред. акад. А.Л. Яншина. – М.: Academia, 2000. – 384с.
4. Жуков А. И., Монгайт И. Л., Родзиллер И. Д. Методы очистки
производственных сточных вод М.: Стройиздат. 1991. – 204 с.
5. Повякало А. Д., Шангарев И. Р. Экологические проблемы современности –М.: Квота, 2001. – 228 с.
6. Учебник для вузов: «ЭКОЛОГИЯ» / Н.И.Николайкин, Н.Е.Николайкина, О.П.Мелехова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Дрофа, 2003. – 624 с.