Санкт-петербургский
Гуманитарный университет профсоюзов
Контрольная работа по предмету: Экология
Тема: Опасность загрязнения воды длячеловека
Выполнил: Яров Е.Н.
Факультет культуры
Специальность: Соц. работа
Заочный факультет
Санкт-Петербург
2006
Оглавление
1. Введение.
2. Загрязнение гидросферы.
3. Основные виды загрязнения
4. Основныеисточники загрязнения поверхностных и подземных вод.
5. Экологическиепоследствия загрязнения гидросферы.
6. Истощениеподземных и поверхностных вод.
7. Защита гидросферы.
8. Заключение.
1. Введение
Вода и жизнь — понятия неразделимые. Поэтому реферат данной темынеобъятен, и я рассматриваю лишь некоторые, особенно актуальные проблемы.
Существование биосферы и человекавсегда было основано на использовании воды. Человечество постоянно стремилось кувеличению водопотребления, оказывая на гидросферу огромное многостороннеевоздействие.
На нынешнем этапе развития техносферы, когда в мире в большей степени возрастает воздействие человека на гидросферу, а природныесистемы взначительной степени утратили свои защитные свойства, очевидно необходимы новыеподходы, экологолизации мышления, «осознание реальностей и тенденций,появившихся в мире в отношении природы в целом и ее составляющих». В полноймере это относится к осознанию такого страшного зла, каким является в нашевремя загрязнение и истощение вод.
2. Загрязнение гидросферы
Для начала я хочу дать краткое определение такому понятию, какзагрязнение водоёмов. Под загрязнением водоемов понимают снижение их биосферныхфункций и экологического значения в результате поступления в них вредныхвеществ.
Загрязнение вод проявляется визменении физических и органолептических свойств (нарушение прозрачности,окраски, запахом, вкуса), увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов,токсичных тяжелых металлов, сокращении растворенного в воде кислорода воздуха,появлении радиоактивных элементов, болезнетворных» бактерий и другихзагрязнителей.
Наша страна обладает одним из самыхвысоких водных потенциалов в мире — на каждого жителя России приходится свыше30 тыс. м3/год воды. Однако в настоящее время из-за загрязнения илизасорения, что в сумме одно и тоже, около 70% рек и озер России утратили своикачества как источники питьевого водоснабжения, в результате около половинынаселении потребляют загрязненную недоброкачественную воду, что естественноявляется одной из основных причин снижения проживаемости каждого человека.Только в 1998 г. в поверхностные водные объекты России предприятиямипромышленного, коммунального и сельского хозяйства сброшено 60 км3сточных вод, 40% из которых относились к категории загрязненных. Лишь десятая частьиз них проходила нормативную очистку. Нарушено исторически сложившеесяравновесие в водной среде Байкала — уникальнейшем озере нашей планеты, которое,по подсчётам ученых, могло бы обеспечить чистой водой все человечество втечение почти полустолетия. Только за последние 15 лет загрязнено более 100 км3байкальской воды. На акваторию озера ежегодно поступало более 8500 тнефтепродуктов, 750 т нитратов, 13 тыс. т хлоридов и других загрязнителей.Ученые полагают, что только размеры озера и огромный объём водной массы, атакже способность биоты участвовать в процессах самоочищения спасают экосистемуБайкала от полной деградации.
Установлено, что более 400 видов веществмогут вызвать загрязнение вод. В случае превышения допустимой нормы хотя бы поодному из трех показателей вредности: санитарно-токсикологическому,общесанитарному или органолептическому, вода считается загрязненной.
Различают химические, биологические и физические загрязнители. Среди химическихзагрязнителей к наиболее распространенным относятся нефть и нефтепродукты, СПАВ(синтетические поверхностно активные вещества), пестициды, тяжелые металлы,диоксины. Очень опасно загрязняют воду биологические загрязнители, например,вирусы и другие болезнетворные микроорганизмы, и физические — радиоактивныевещества, тепло и др.
3. Основные виды загрязнения
Наиболее часто встречается химическоеи бактериальное загрязнение вод. Значительно реже наблюдается радиоактивное,механическое и тепловое загрязнение. Химическое загрязнение — наиболеераспространенное, стойкое и далеко распространяющееся. Оно может бытьорганическим (фенолы, нафтеновые кислоты, пестициды и др.) и неорганическим(соли, кислоты, щелочи), токсичным (мышьяк, соединения ртути, свинца, кадмия идр.) и нетоксичным. При осаждении на дно водоемов или при фильтрации в пластевредные химические вещества сорбируются частицами пород, окисляются ивосстанавливаются, выпадают в осадок и т. д., однако, как правило, полногосамоочищения загрязненных вод не происходит. Очаг химического загрязненияподземных вод в сильно проницаемых грунтах может распространяться до 10 км иболее. Бактериальное загрязнение выражается в появлении в воде патогенныхбактерий, вирусов (до 700 видов), простейших, грибов и др. Этот вид загрязненийносит временный характер.
Весьма опасно содержание в воде, дажепри очень малых концентрациях, радиоактивных веществ, вызывающих радиоактивноезагрязнение. Наиболее вредны «долгоживущие» радиоактивные элементы, обладающиеповышенной способностью к передвижению в воде (стронций-90, уран, радий-226,цезий и др.). Радиоактивные элементы попадают в поверхностные водоемы присбрасывании в них радиоактивных отходов, захоронении отходов на дне и др. Вподземные воды уран, стронций и другие элементы попадают как в результатевыпадения их на поверхность земли в виде радиоактивных продуктов и отходов ипоследующего просачивания в глубь земли вместе с атмосферными водами, так и врезультате взаимодействия подземных вод с радиоактивными горными породами. Механическоезагрязнение характеризуется попаданием в воду различных механических примесей(песок, шлам, ил и др.). Механические примеси могут значительно ухудшатьорганолептические показатели вод.
Применительно к поверхностным водамвыделяют еще их загрязнение мусором, остатками лесосплава, промышленными ибытовыми отходами, которые ухудшают качество вод, отрицательно влияют наусловия обитания рыб, состояние экосистем.
Тепловое загрязнение связано с повышением температуры водв результате их смешивания с более нагретыми поверхностными или технологическимиводами. При повышении температуры происходит изменение газового и химическогосостава в водах, что ведет к размножению анаэробных бактерий, ростугидробионтов и выделению ядовитых газов — сероводорода, метана. Одновременнопроисходит загрязнение гидросферы «цветение» воды, а также ускоренное развитиемикрофлоры и микрофауны, что способствует развитию других видов загрязнения.
По существующим санитарным нормамтемпература водоема не должна повышаться более чем на 3°С летом и 5°С зимой, атепловая нагрузка на водоем не должна превышать 12—17 кДж/м3.
4. Основныеисточники загрязнения поверхностных и подземных вод
Наибольший вред водоемам и водотокампричиняет выпуск в них неочищенных сточных вод — промышленных, коммунально-бытовых,коллекторно-дренажных и др. Промышленные сточные воды загрязняют экосистемысамыми разнообразными компонентами в зависимости от специфики отраслейпромышленности. Следует заметить, что в настоящее время объем сбросапромышленных сточных вод во многие водные экосистемы не только не уменьшается,но и продолжает расти. Так, например, в оз. Байкал, вместо планируемогопрекращения сброса сточных вод из ЦБК (целлюлозно-бумажного комбината) иперевода их на замкнутый цикл водопотребления, сбрасывается огромное количествосточных вод.
Коммунально-бытовые сточные воды вбольших количествах поступают из жилых и общественных зданий, прачечных,столовых, больниц и т.д. В сточных водах этого типа преобладают различныеорганические вещества, а также микроорганизмы, что может вызвать бактериальноезагрязнение.
Такие опасные загрязняющие вещества,как пестициды, аммонийный и нитратный азот, фосфор, калий и др., смываются ссельскохозяйственных территорий, включая площади, занимаемые животноводческимикомплексами. По большей части они попадают в водоемы и в водотоки безкакой-либо очистки, а поэтому имеют высокую концентрацию органическоговещества, биогенных элементов и других загрязнителей.
Значительную опасность представляютгазодымовые соединения (аэрозоли, пыль и т.д.), оседающие из атмосферы наповерхность водосборных бассейнов и непосредственно на водные поверхности.Плотность выпадения, например, аммонийного азота на Европейской территорииРоссии оценивается в среднем 0,3 т/км2, а серы от 0,25 до 2,0 т/км2.Огромны масштабы нефтяного загрязнения природных вод. Миллионы тонн нефтиежегодно загрязняют морские и пресноводные экосистемы при авариях нефтеналивныхсудов, на нефтепромыслах в прибрежных зонах, при сбросе с судов балластных води т.д.
Кроме поверхностных вод постоянно загрязняются и подземные воды, в первуюочередь в районах крупных промышленных центров. Источники загрязнения подземныхвод весьма разнообразны.
Загрязняющие вещества могут проникатьк подземным водам различными путями: при просачивании промышленных ихозяйственно-бытовых стоков из хранилищ, прудов-накопителей, отстойником и др.,по затрубному пространству неисправных скважин, через поглощающие скважины,карстовые воронки и т. д.
К естественным источникам загрязненияотносят сильно минерализованные (соленые и рассолы) подземные воды или морскиеводы, которые могут внедряться в пресные незагрязненные воды при эксплуатацииводозаборных сооружений и откачке воды из скважин.
Важно подчеркнуть, что загрязненияподземных вод не ограничиваются площадью промпредприятий, хранилищ отходов и т.д.,а распространяются вниз по течению потока на расстояния до 20—30 км и более отисточника загрязнения. Это создает реальную угрозу для питьевого водоснабженияв этих районах.
Следует также иметь в виду, чтозагрязнение подземных вод негативно сказывается и на экологическом состоянииповерхностных вод, атмосферы, почв, других компонентов природной среды.Например, загрязняющие вещества, находящиеся в подземных водах, могутвыноситься фильтрационным потоком в поверхностные водоемы и загрязнять их. Какподчеркивает В.М. Гольдберг (1988), круговорот загрязняющих веществ в системеповерхностных и подземных вод предопределяет единство природоохранных иводоохранных мер и их нельзя разрывать. В противном случае меры по охранеподземных вод вне связи с мерами по защите других компонентов природной средыбудут неэффективными.
5. Экологическиепоследствия загрязнения гидросферы
Загрязнение водных экосистемпредставляет огромную опасность для всех живых организмов и, в частности, длячеловека. В своей работе я хочу начать в первую очередь с пресноводныхводоёмов.
Установлено, что под влияниемзагрязняющих веществ в пресноводных экосистемах отмечается падение ихустойчивости, вследствие нарушения пищевой пирамиды и ломки сигнальных связей вбиоценозе, микробиологического загрязнения, эвтрофирования и других крайненеблагоприятных процессов. Они снижают темпы роста гидробионтов, ихплодовитость, а в ряде случаев приводят к их гибели.
Ускоренная, или так называемая антропогенная,эвтрофикация связана с поступлением в водоемы значительного количествабиогенных веществ — азота, фосфора и других элементов в виде удобрений, моющихвеществ, отходов животноводства, атмосферных аэрозолей и т.д. В современныхусловиях эвтрофикация водоемов протекает в значительно менее продолжительныесроки — несколько десятилетий и менее.
Антропогенное эвтрофирование весьмаотрицательно влияет на пресноводные экосистемы, приводя к перестройке структурытрофических связей гидробионтов и резкому возрастанию биомассы фитопланктона.Благодаря массовому размножению синезеленых водорослей, вызывающих «цветение»воды, ухудшается ее качество и условия жизни гидробионтов (к тому же выделяющихопасные для человека токсины). Возрастание массы фитопланктона сопровождаетсяуменьшением разнообразия видов, что приводит к невосполнимой утрате генофонда,уменьшению способности экосистем к гомеостазу и саморегуляции.
Процессы антропогенной эвтрофикацииохватывают многие крупные озера мира — Великие Американские озера, Балатон,Ладожское, Женевское и др., а также водохранилища и речные экосистемы, в первуюочередь, малые реки. На этих реках кроме катастрофически растущей биомассысинезеленых водорослей с берегов происходит зарастание их высшейрастительностью. Сами же сине-зеленые водоросли в результате своейжизнедеятельности производят сильнейшие токсины, представляющие опасность длягидробионтов и человека.
Помимо избытка биогенных веществ напресноводные экосистемы губительное воздействие оказывают и другие загрязняющиевещества: тяжелые металлы (свинец, кадмий, никель и др.), фенолы, СПАВ и др.Так, например, водные организмы Байкала, приспособившиеся в процессе длительнойэволюции к естественному набору химических соединений притоков озера, оказалисьнеспособными к переработке чуждых природным водам химических соединений(нефтепродуктов, тяжелых металлов, солей и др.). В результате отмеченообеднение гидробионтов, уменьшение биомассы зоопланктона, гибель значительнойчасти численности популяции байкальской нерпы и др.
Морские экосистемы. Скорости поступления загрязняющихвеществ в Мировой океан в последнее время резко возросли. Ежегодно в океансбрасывается до 300 млрд. м3 сточных вод, 90% которых неподвергается предварительной очистке.
Морские экосистемы подвергаются всебольшему антропогенному воздействию посредством химических токсикантов,которые, аккумулируясь гидробионтами, по трофической цепи, приводят к гибеликонсументов даже высоких порядков, в том числе и наземных животных — морскихптиц, например.
Среди химических токсикантовнаибольшую опасность для морской биоты и человека представляют нефтяныеуглеводороды пестициды и тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий и др.).
Экологические последствия загрязненияморских экосистем выражаются в следующих процессах и явлениях:
— нарушении устойчивости экосистем;
— прогрессирующей эвтрофикации;
— появлении «красных приливов»;
— накоплении химических токсикантов вбиоте;
— снижении биологическойпродуктивности;
— возникновении мутагенеза иканцерогенеза в морской среде;
— микробиологическом загрязнении прибрежных районов моря.
До определенного предела морскиеэкосистемы могут противостоять вредным воздействиям химических токсикантов,используя накопительную, окислительную и минерализующую функции гидробионтов.Так, например, двухстворчатые моллюски способны аккумулировать один из самыхтоксичных пестицидов — ДДТ и при благоприятных условиях выводить его изорганизма. (ДДТ, как известно, запрещен в России, США и некоторых другихстранах, тем не менее, он поступает в Мировой океан в значительном количестве.)Ученые доказали и существование в водах Мирового океана интенсивных процессовбиотрансформации бензапирена, благодаря наличию в открытых и полузакрытыхакваториях гетеротрофной микрофлоры. Установлено также, что микроорганизмыводоемов и донных отложений обладают достаточно развитым механизмомустойчивости к тяжелым металлам, в частности, они способны продуцироватьсероводород, внеклеточные экзополимеры и другие вещества, которые,взаимодействуя с тяжелыми металлами, переводят их в менее токсичные формы.
В то же время в океан поступают всеновые и новые токсичные загрязняющие вещества, все более острый характерприобретают проблемы эвтрофирования и микробиологического загрязненияприбрежных зон океана. В связи с этим важное значение имеет определениедопустимого антропогенного давления на морские экосистемы, изучение ихассимиляционной емкости как интегральной характеристики способностибиогеоценоза к динамическому накоплению и удалению загрязняющих веществ.
Для здоровья человека неблагоприятныепоследствия при использовании загрязненной воды, а также при контакте с ней(купание, стирка, рыбная ловля и др.) проявляются либо непосредственно припитье, либо в результате биологического накопления подлинным пищевым цепям типавода — планктон — рыбы — человек или вода — почва — растения — животные —человек и др.
При контакте человека с загрязненнойводой различные паразиты могут проникнуть в кожу и вызвать тяжелые заболевания,особенно характерные для тропиков и субтропиков.
В современных условиях увеличиваетсяопасность и таких эпидемических заболеваний, как холера, брюшной тиф,дизентерия и др., вызванных бактериальным загрязнением воды.
6. Истощениеподземных и поверхностных вод
Истощение вод следует понимать какнедопустимое сокращение их запасов в пределах определенной территории (дляподземных вод) или уменьшение минимально допустимого стока (для поверхностныхвод). И то и другое приводит к неблагоприятным экологическим последствиям,нарушает сложившиеся экологические связи в системе человек — биосфера.
Практически во всех крупныхпромышленных городах мира, в том числе в Москве, Санкт-Петербурге, Киеве,Харькове, Донецке и других городах, где подземные воды длительное времяэксплуатировались мощными водозаборами, возникли значительные депрессионныеворонки (понижения) с радиусами до 20 км и более. Так, например, усилениеводоотбора подземных вод в Москве привело к формированию огромной районнойдепрессии с глубиной до 70—80 м, а в отдельных районах города до 110 м и более.Все это, в конечном счете, приводит к значительному истощению подземных вод.
По данным Государственного водногокадастра, в 90-е годы в нашей стране в процессе работы водозаборов отбиралосьсвыше 125 млн. м3/сутки. В результате на значительных территорияхрезко изменились условия взаимосвязи подземных вод с другими компонентамиприродной среды, нарушилось функционирование наземных экосистем. Интенсивнаяэксплуатация подземных вод в районах водозаборов и мощный водоотлив из шахт,карьеров приводит к изменению взаимосвязи поверхностных и подземных вод, кзначительному ущербу речному стоку, к прекращению деятельности тысячи родников,многих десятков ручьев и небольших рек. Кроме того, в связи со значительнымснижением уровней подземных вод наблюдаются и другие негативные измененияэкологической обстановки: осушаются заболоченные территории с большим видовымразнообразием растительности, иссушаются леса, гибнет влаголюбиваярастительность — гигрофиты.
Так, например, на Айдосскомводозаборе в Центральном Казахстане произошло понижение подземных вод, котороевызвало высыхание и отмирание растительности, а также резкое сокращениетранспирационного расхода. Довольно быстро отмерли гидрофиты (ива, тростник,рогоз, чаевик), частично погибли даже растения с глубоко проникающей корневойсистемой (полынь, шиповник, жимолость татарская и др.); выросли тугайныезаросли. Искусственное понижение уровня подземных вод, вызванное интенсивнойоткачкой, отразилось и на экологическом состоянии прилегающих к водозаборуучастках долины рек. Этот же антропогенный фактор может приводить к ускорениювремени смены сукцессионного ряда, а также к выпадению отдельных его стадий.
Длительная интенсификация водозаборовв определенных геолого-гидрогеологических условиях может вызвать медленное оседаниеи деформации земной поверхности. Последнее негативно сказывается на состоянииэкосистем, особенно прибрежных районов, где затапливаются пониженные участки, инарушается нормальное функционирование естественных сообществ организмов и всейсреды обитания человека.
Ко всему вышесказанному происходитистощение подземных вод. Истощению подземных вод способствует также длительныйнеконтролируемый самоизлив артезианских вод из скважин.
Истощение поверхностных вод проявляется в прогрессирующемснижении их минимально допустимого стока. На территории России поверхностныйсток воды распределяется крайне неравномерно. Около 90% общего годового стока стерритории России выносится в Северный Ледовитый и Тихий океаны, а на бассейнывнутреннего стока (Каспийское и Азовское море), где проживает свыше 65%населения России, приходится менее 8% общего годового стока.
Именно в этих районах наблюдаетсяистощение поверхностных водных ресурсов, и дефицит пресной воды продолжаетрасти. Связано это не только с неблагоприятными климатическими игидрологическими условиями, но и с активизацией хозяйственной деятельностичеловека, которая приводит ко все более возрастающему загрязнению вод, снижениюспособности водоемов к самоочищению, истощению запасов подземных вод, аследовательно, к снижению родникового стока, подпитывающего водотоки и водоемы.
Не будем забывать об одной из главнойэкологической проблеме — восстановление водности и чистоты малых рек (длиной неболее 100 км), наиболее уязвимого звена в речных экосистемах. Именно ониоказались наиболее восприимчивыми к антропогенному воздействию. Непродуманноехозяйственное использование водных ресурсов и прилегающих земельных угодийвызвало их истощение (а нередко и исчезновение), обмеление и загрязнение.
В настоящее время состояние малых реки озер, особенно на Европейской части России, в результате резко возросшейантропогенной нагрузки на них, катастрофическое. Сток малых рек снизился болеечем наполовину, качество воды неудовлетворительное. Многие из них полностьюпрекратили свое существование.
К другим весьма значительным видамвоздействия человека на гидросферу следует отнести: создание крупныхводохранилищ, коренным образом преобразующих природную среду на прилегающихтерриториях, и изъятие на хозяйственные цели большого количества воды извпадающих в водоемы рек, что приводит к сокращению и усыханию многих внутреннихводоемов (Аральское море, Мертвое море и др.).
Создание крупных водохранилищ, особенно равнинного типа, для аккумуляциии регулирования поверхностного стока приводит к разнонаправленным последствиям вокружающей природной среде.
Необходимо учитывать, что созданиеводохранилищ путем перегораживания русла водотоков плотинами чревато серьезныминегативными последствиями для большинства гидробионтов. Из-за того, что многиенерестилища рыб оказываются отрезанными плотинами, резко ухудшается илипрекращается естественное воспроизводство многих лососевых, осетровых и другихпроходных рыб.
К очень серьезным негативным экологическим последствиям приводит иизъятие на хозяйственные цели большого количества воды из впадающих в водоемырек. Так, уровень некогда многоводного Аральского моря, начиная с 60-х гг.,катастрофически понижается, в связи с недопустимо высоким перезабором воды изАмударьи и Сырдарьи. В результате объем Аральского моря сократился более чемнаполовину, уровень моря снизился на 13 м, а соленость воды (минерализация)увеличилась в 2,5 раза.
Академик Б.Н. Ласкарин по поводутрагедии Аральского моря высказался следующим образом: «Мы остановились усамого края пропасти… Арал губили можно сказать целенаправленно. Существоваладаже некая антинаучная гипотеза, по которой Арал считался ошибкой природы.Якобы он мешал осваивать водные ресурсы Сырдарьи и Амударьи (говорили, что,забирая их воду, Арал испаряет ее в воздух). Сторонники этой идеи не думали нио рыбе, ни о том, что Арал — центр оазиса».
Осушенное дно Аральского морястановится сегодня крупнейшим источником пыли и солей. В дельте Амударьи иСырдарьи на месте гибнущих тугайных лесов и тростниковых зарослей появляютсябесплодные солончаки.
Трансформация фитоценозов на берегуАральского моря и в дельтах Амударьи и Сырдарьи происходит на фоне высыханияозер, проток, болот и повсеместного снижения уровня грунтовых вод,обусловленного падением уровня моря. В целом перезабор воды из Амударьи иСырдарьи и падение уровня моря вызвали такие экологические измененияприаральского ландшафта, которые могут быть охарактеризованы как опустынивание.
Для сохранения и восстановления Аральского моря, нормализацииэкологической, санитарно-гигиенической и социально-экономической ситуации вПриаралье необходимы совместные усилия государств Средней Азии и Казахстана поперестройке экономики этих стран (отказ от ориентации на чрезвычайно водоемкиесельскохозяйственные культуры, сокращение орошаемых площадей и т.д.),постоянная ориентация на экологически устойчивое развитие.
7. Защита гидросферы
И конечно нельзя забывать о мерах по защите гидросферы. Поверхностные воды охраняют отзасорения, загрязнения и истощения. Для предупреждения засорения принимаютмеры, исключающие попадание в поверхностные водоемы и реки строительногомусора, твердых отходов, остатков лесосплава и других предметов, негативновлияющих на качество вод, условия обитания рыб и др.
Истощение поверхностных вод предотвращаютпутем строгого контроля за минимально допустимым стоком вод.
Важнейшая и наиболее сложная проблема— защита поверхностных вод от загрязнения. С этой целью предусматриваютсяследующие экозащитные мероприятия:
— развитие безотходных и безводныхтехнологий; внедрение систем оборотного водоснабжения;
— очистка сточных вод (промышленных,коммунально-бытовых и др.);
— закачка сточных вод в глубокиеводоносные горизонты;
— очистка и обеззараживаниеповерхностных вод, используемых для водоснабжения и других целей.
Главный загрязнитель поверхностныхвод — сточные воды, поэтому разработка и внедрение эффективных методов очисткисточных вод представляется весьма актуальной и экологически важной задачей.
Наиболее действенным способом защитыповерхностных вод от загрязнения их сточными водами является разработка ивнедрение безводной и безотходной технологии производства, начальным этапомкоторой является создание оборотного водоснабжения.
При организации системы оборотноговодоснабжения в нее включают ряд очистных сооружений и установок, что позволяетсоздать замкнутый цикл использования производственных и бытовых сточных вод.При таком способе водоподготовки сточные воды все время находятся в обороте ипопадание их в поверхностные водоемы полностью исключено.
Ввиду огромного многообразия составасточных вод существуют различные способы их очистки: механический,физико-химический, химический, биологический и др. В зависимости от степенивредности и характера загрязнений очистка сточных вод может производиться каким-либоодним способом или комплексом методов (комбинированный способ). В процессеочистки предусматривают обработку осадка (или избыточной биомассы) иобеззараживание сточных вод перед сбросом их в водоем.
При механической очистке из производственных сточных вод путемпроцеживания, отстаивания и фильтрования удаляются до 90% нерастворимыхмеханических примесей различной степени дисперсности (песок, глинистые частицы,окалину и др.), а из бытовых сточных вод — до 60%. Для этих целей применяютрешетки, песколовки, песчаные фильтры, отстойники различных типов. Вещества,плавающие на поверхности сточных вод (нефть, смолы, масла, жиры, полимеры идр.), задерживают маслоловушками и другого вида уловителями либо выжигают.
Химические и физико-химические методыочистки наиболее эффективны для очистки производственных сточных вод.
К основным химическим способам относятнейтрализацию и окисление. В первом случае для нейтрализации кислот и щелочей всточные воды вводят специальные реагенты (известь, кальцинированную соду,аммиак), во втором — различные окислители. С их помощью сточные водыосвобождаются от токсичных и других компонентов.
При физико-химической очистке используются:
— коагуляция — введение в сточные водыкоагулянтов (солей аммония, железа, меди, шламовых отходов и пр.) дляобразования хлопьевидных осадков, которые затем легко удаляются; — сорбция —способность некоторых веществ (бентонитовые глины, активированный уголь,цеолиты, силикагель, торф и др.) поглощать загрязнение. Методом сорбциивозможно извлечение из сточных вод ценных растворимых веществ и последующая ихутилизация;
— флотация — пропуск через сточныеводы воздуха. Газовые пузырьки захватывают при движении вверхповерхностно-активные вещества, нефть, масла, другие загрязнения и образуют наповерхности воды легко удаляемый пенообразный слой.
Для очистки коммунально-бытовых промстоков целлюлозно-бумажных,нефтеперерабатывающих, пищевых предприятий широко используют биологический(биохимический) метод. Метод основан на способности искусственно вселяемыхмикроорганизмов использовать для своего развития органические и некоторыенеорганические соединения, содержащиеся в сточных водах (сероводород, аммиак,нитриты, сульфиды и т.д.). Очистку ведут с помощью естественных методов (поляорошения, иловые площадки, поля фильтрации, биологические пруды и др.) иискусственных методов (аэротенки, метатенки, биофильтры, циркуляционныеокислительные каналы), биологические модули и др.
После осветления сточных вод образуетсяосадок, который сбраживают в железобетонных резервуарах (метантенках), а затемудаляют на иловые площадки для подсушивания.
Подсушенный осадок обычно используется как удобрение. Однако в последниегоды в сточных водах стали обнаруживаться многие вредные вещества (тяжелыеметаллы и др.), что исключает такой способ утилизации осадков. Осветленнаячасть сточных вод очищается в аэротенках — специальных закрытых резервуарах, покоторым медленно пропускают стоки, обогащенные кислородом и смешанные сактивным илом. Активный ил представляет собой совокупность гетеротрофныхмикроорганизмов и мелких беспозвоночных животных (плесени, дрожжей, водныхгрибов, коловраток и др.), а также твердого субстрата. Важно правильноподбирать температуру, рН, добавки, условия перемешиванания, окислитель(кислород), чтобы в максимальной степени способствовать интенсификациигидробиоценоза, составляющего активный ил.
После вторичного отстаивания сточныеводы обеззараживают (дезинфицируют) с помощью соединений хлора или другихсильных окислителей. При этом способе (хлорировании) уничтожаются патогенныебактерии, вирусы, болезнетворные микроорганизмы.
В системах очистки сточных водбиологический (биохимический) метод является завершающим и после его применениясточные воды можно использовать в оборотном водоснабжении либо сбрасывать вповерхностные водоемы.
В последние годы активноразрабатываются новые эффективные методы, способствующие экологолизациипроцессов очистки сточных вод:
— электрохимические методы,основанные на процессах анодного окисления и катодного восстановления, электрокоагуляциии электрофлотации;
— мембранные процессы очистки(ультрафильтры, электродиализ и др.);
— магнитная обработка, позволяющаяулучшить флотацию взвешенных частиц;
— радиационная очистка воды,позволяющая в кратчайшие сроки подвергнуть загрязняющие вещества окислению,коагуляции и разложению;
— озонирование, при котором в сточныхводах не образуется веществ, отрицательно воздействующих на естественныебиохимические процессы;
— внедрение новых селективных типовсорбентов для избирательного выделения полезных компонентов из сточных вод сцелью вторичного использования и др.
Известно, что значительную роль взагрязнении водных объектов играют пестициды и удобрения, смываемыеповерхностным стоком с сельскохозяйственных угодий. Для предотвращения попаданиязагрязняющих стоков в водоемы необходим комплекс мероприятий, включающих:
1) соблюдение норм и сроков внесенияудобрений и ядохимикатов;
2) очаговую и ленточную обработкупестицидами вместо сплошной;
3) внесение удобрений в виде гранул ипо возможности вместе с поливной водой;
4) замену ядохимикатов биологическимиспособами защиты растений и т. д.
Очень сложна утилизацияживотноводческих стоков, губительно действующих на водные экосистемы. Внастоящее время наиболее экономичной признана технология, при которой вредныестоки разделяют с помощью центрифугирования на твердую и жидкую фракции. Приэтом твердая часть превращается в компост и ее вывозят на поля. Жидкая часть(навозная жижа) концентрацией до 18% проходит через реактор и превращается вгумус. При разложении органики выделяется метан, диоксид углерода и сероводород.Энергию этого биогаза используют для производства тепла и энергии.
Одним из перспективных способов уменьшения загрязнения поверхностных водявляется закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты через системупоглощающих скважин (подземное захоронение). При этом способе отпадаетнеобходимость в дорогостоящей очистке и обезвреживании сточных вод и всооружении очистных сооружений.
Однако, по мнению многих ведущихспециалистов в этой области, данный метод целесообразен для изоляции лишьнебольших количеств высокотоксичных сточных вод, не поддающихся очисткесуществующими технологиями. Эти опасения связаны с тем, что очень труднооценить возможные экологические последствия усиленного заводнения даже хорошоизолированных глубокозалегающих горизонтов подземных вод. К тому же техническиочень сложно полностью исключить возможность проникновения удаляемыхвысокотоксичных промстоков на поверхность земли или в другие водоносные горизонтычерез затрубные пространства скважин. И тем не менее, в обозримом будущем такоерешение экологических проблем неизбежно как наименьшее зло.
Среди водоохранных проблем одной изважнейших является разработка и внедрение эффективных методов обеззараживания иочистки поверхностных вод, используемых для питьевого водоснабжения.Недостаточно очищенные питьевые воды опасны как с экологической, так и ссоциальной точки зрения.
Начиная с 1896 г. и до настоящеговремени метод обеззараживания воды хлором является в нашей стране наиболеераспространенным способом борьбы с бактериальным загрязнением. Однакооказалось, что хлорирование воды несет в себе серьезную опасность для здоровьялюдей.
Исключить этот опасный для здоровьялюдей эффект и добиться снижения содержания канцерогенных веществ в питьевойводе возможно путем замены первичного хлорирования на озонирование илиобработку ультрафиолетовыми лучами, отказом от первичного хлорирования, а такжеприменением безреагентных методов очистки на биологических реакторах (Государственныйдоклад «Вода питьевая», 1995).
Следует заметить, что обработка водыозоном или ультрафиолетовыми лучами практически полностью вытеснилахлорирование на станциях очистки воды во многих странах Западной Европы. Внашей стране применение этих экологически эффективных технологий ограниченоиз-за высокой стоимости переоборудования водоочистных станций.
Современная технология очисткипитьевой воды от других экологически опасных веществ — нефтепродуктов, СПАВ,пестицидов, хлорорганических и других соединений основывается на использованиисорбционных процессов с применением активированных углей или их аналогов —графитминеральных сорбентов.
Все большее значение в охранеповерхностных вод от загрязнения и засорения приобретают агролесомелиорация и гидротехническиемероприятия. С их помощью можно предотвращать заиление и заращивание озер,водохранилищ и малых рек, а также образование эрозии оползней, обрушениеберегов и т.д. Выполнение комплекса этих работ позволит уменьшить загрязненныйповерхностный сток и способствовать чистоте водоемов. В этой связи огромное значит,придается снижению процессов эвтрофикации водоемов, в частности водохранилищтаких гидротехнических каскадов, как Волокамский и др.
Важную защитную функцию на любомводном объекте выполняют водоохранные зоны. Ширина водоохранной зоны рек можетсоставить от 0,1 до 1,5—2,0 км, включая пойму реки, террасы и склон корсшюгберега. Назначение водоохранной зоны — предотвратить загрязнение, засорение иистощение водного объекта. В пределах водоохранных зон запрещается распашказемель, выпас скота, применение ядохимикатов и удобрений, производствостроительных работ и др.
Поверхностная гидросфера органичносвязана с атмосферой, подземной гидросферой, литосферой и с другимикомпонентами окружающей природной среды. Учитывая неразрывную взаимосвязь всехее экосистем, невозможно обеспечить чистоту поверхностны водоемов и водотоковбез защиты от загрязнения атмосферы, ночи подземных вод и др.
Для защиты поверхностных вод отзагрязнения в ряде случаев необходимо идти на радикальные меры: закрытие илиперепрофилирование загрязняющих производств, полный перевод сточных вод пзамкнутый цикл водопотребления и т. д.
Основные мероприятия по защитеподземных вод, проводимые в настоящее время, заключаются в предотвращенииистощения запасов подземных вод и защите их от загрязнения. Как и дляповерхностных вод, это большая и сложная проблема может быть успешно решеналишь в неразрывной связи с охраной всей окружающей среды.
Для борьбы с истощением запасовпресных подземных вод, пригодных для целей питьевого водоснабжения,предусматривают различные меры, в том числе: регулирование режима водоотбораподземных вод; более рациональное размещение водозаборов по площади;определение величины эксплуатационных запасов как предела их рациональногоиспользования; введение кранового режима эксплуатации самоизливающихсяартезианских скважин.
В последние годы для предупрежденияистощения подземных вод все чаще применяют искусственное пополнение их запасовпутем перевода поверхностного стока в подземный. Пополнение осуществляетсяпутем инфильтрации (просачивания) воды из поверхностных источников (реки,озера, водохранилища) в водоносные пласты. Подземные воды получают при этомдополнительное питание, что позволяет увеличивать производительностьводозаборов без истощения естественных запасов.
Меры борьбы с загрязнением подземныхвод подразделяют на: 1) профилактические и 2) специальные, задача которых —локализовать или ликвидировать очаг загрязнения.
Ликвидировать очаг загрязнения, т.е.извлечь из подземных вод и горных пород загрязняющие вещества, весьма сложно,на это могут уйти многие годы.
Поэтому профилактические мерыявляются главными в природоохранных мероприятиях. Предотвратить загрязнениеподземных вод можно различными путями. Для этого совершенствуют методы очисткисточных вод, чтобы исключить попадание загрязненных стоков в подземные воды.Внедряют производства с бессточной технологией, тщательно экранируют чашибассейнов с промышленными стоками, снижают опасные газодымовые выбросы напредприятиях, регламентируют использование пестицидов и удобрений насельскохозяйственных работах и т. д.
Важнейшей мерой предупреждениязагрязнения подземных вод в районах водозаборов является устройство вокруг нихзон санитарной охраны. Зоны санитарной охраны (ЗСО) — это территории вокругводозаборов, создаваемые для исключения возможности загрязнения подземных вод.Состоят они из трех поясов. Первый пояс (зона строгого режима) включаеттерриторию на расстоянии 30—50 м от водозабора. Здесь запрещается присутствиепосторонних лиц и проведение каких-либо работ, не связанных с эксплуатациейводозабора. Второй пояс ЗСО предназначен для защиты водоносного горизонта отбактериальных (микробных) загрязнений, а третий — от химических загрязнений.Границы поясов определяются специальными расчетами.
На их территории запрещаетсяразмещение любых объектов, могущих вызвать химическое или бактериальноезагрязнение (шлако-хранилища, животноводческие комплексы, птицефабрики и т.д.).Запрещаются также использование минеральных удобрений и пестицидов,промышленная рубка леса. Ограничивается или запрещается и другаяпроизводственная и хозяйственная деятельность человека.
Проекты ЗСО должны быть согласованы с органами санитарного надзора иутверждены специально уполномоченными государственными органами в областиохраны окружащей среды.
Специальные мероприятия по защитеподземных вод от загрязнения направлены на перехват загрязненных вод с помощьюдренажа, а также на изоляцию источников загрязнения от остальной части водоносногогоризонта. Весьма перспективным в этом отношении является созданиеискусственных геохимических барьеров, основанных на переводе загрязняющихвеществ в малоподвижные формы. Для ликвидации локальных очагов загрязненияведут длительные откачки загрязненных подземных вод из специальных скважин.
Заключение
Оценкастепени ухудшения условий в водных экосистемах под влиянием загрязнения илидругих антропогенных воздействий с той или другой точностью в настоящее времяможет быть сформулирована только применительно к практическим формамиспользования водоемов. Показателем экологического благополучия водныхэкосистем может служить хорошо развитый биокруговорот. Прогноз состояния водныхэкосистем и влиянии тенденций в их изменении крайне важны для перспективногопланирования рациональной эксплуатации водоемов. Человек должен стабилизироватьсвой обмен с природой на основе его адекватности, гармоничного сочетанияинтересов общества и возможностей природы. Говоря простым языком, человекдолжен беречь природу — в частности водные ресурсы. Ведь возможности нашихводных ресурсов не безграничны и рано или поздно они могут закончиться.
Список использованной литературы
1. Экология:учеб./ Л.В. Передельский, В.И. Коробкин, О.Е. Приходченко.- М.: ТК Велби,Изд-во Проспект,2006г.
2. Ю.В. Новиков «Экология, окружающаясреда и человек» Москва 1998г.
3. В.Д. Ермакова, А… Я. Сухарева «Экологическоеправо Росси» Москва 1997г.
4. В.В.Плотников «Введение в экологическую химию», 1989г.