Категории:
ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника
Тема 7 Антропогенное воздействие на гидросферу.
Тема 7 Антропогенное воздействие на гидросферу.
Вода – одно из наиболее важных веществ на Земле, от которого зависит состояние животного и растительного мира. Это самая распространенная неорганическая составляющая живой материи. У человека вода составляет 63 % массы тела, у грибов – 80 %, у медуз – 98 %, в растениях содержится до 95 % воды. Семена растений, в которых содержание воды не превышает 10 %, представляют собой формы замедленной жизни. Такое же явление – ангидробиоз – наблюдается у некоторых видов беспозвоночных, которые при неблагоприятных внешних условиях могут потерять большую часть воды из своих тканей и сохранить жизнеспособность. Вода в природе находится в непрерывном круговороте – все время расходуется и возобновляется.
Водные ресурсы
Водную оболочку Земли называют гидросферой. Это совокупность океанов, морей, озер, прудов, рек, болот, подземных вод. Вода покрывает 70,8 % поверхности планеты (510 млн. км2). Основную часть гидросферы составляет Мировой океан – 96,53 %. Более 98 % всех водных ресурсов представлены водами с повышенной минерализацией, непригодными для хозяйственной деятельности. На долю пресных вод приходится ~ 28 млн. км3. Основная масса пресной воды заключена в ледниках и постоянно залегающем снежном покрове – 68 % или 1,74 % всех запасов воды. Значительный объем пресной воды приходится на долю подземных вод (30 %). Для хозяйственного использования, водоснабжения пригодно всего 0,3 % объема гидросферы, что составляет 4,2 млн. км3. Роль подземных вод возрастает в связи с усиливающимся загрязнением поверхностных вод.
Роль воды
Вода играет существенную роль как в биологических процессах, так и в климатических. Вода является универсальным растворителем химических веществ. Значительная роль воды на планете обусловлена ее физическими свойствами. Вода обладает большой теплоемкостью 4,18 Дж/г·К (теплоемкость
воздуха 1,009 Дж/г·К). В природных условиях вода медленно остывает и медленно нагревается, являясь регулятором температуры на Земле. Плотность воды максимальна при 3,98°C и составляет 1,0 г/см3 . Плотность воды уменьшается как при повышении, так и при понижении температуры. Эта аномалия обусловливает возможность жизни в водоемах, замерзающих в зимнее время. Так как лед легче воды (его плотность ниже), он располагается на поверхности и защищает лежащие ниже слои воды от промерзания. При дальнейшем понижении температуры увеличивается толщина слоя льда, но температура воды подо льдом остается на уровне ~4°C, что позволяет водным организмам сохранять жизнь.
Показатели качества воды
Состав природных вод оценивается физическими, химическими и санитарно-бактериологическими показателями.
Физические показатели:
· температура;
· цветность – показатель, обусловленный наличием в воде гуминовых кислот, присутствием соединений железа;
· запахи и привкусы – органолептические показатели качества воды.
Запахи вызывают летучие пахнущие вещества. Мутность обусловлена присутствием нерастворенных и коллоидных веществ неорганического (глина, песок) и органического (ил, нефтепродукты, микроорганизмы) происхождения.
Химические показатели:
· ионный состав – общее солесодержание природных вод определяется в
большинстве случаев катионами Na+, K+, Ca2+, Mg2+ и анионами SO42– , HCO3–, Cl– ,
· содержание железа и марганца,
· щелочность,
· жесткость,
· рН среды; вода хозяйственно-питьевого назначения имеет рН = 6,5– 8,5,
· содержание растворенных газов О2, СО2, Н2S и др.
Санитарно-биологические показатели:
· коли-индекс – число бактерий Е.Coli в 1 л воды (.3);
· коли-титр – наименьший объем воды (в мл), содержащий 1 кишечную палочку;
· микробное число – общее число аэробных сапрофитов, служит для оценки загрязненности органическими веществами.
Экологические последствия
Загрязнения водных экосистем
Загрязнение водных экосистем представляет огромную опасность для всех живых организмов, и в частности для человека.
Пресноводные экосистемы.
Установлено, что под влиянием загрязняющих веществ в пресноводных экосистемах отмечается падение их устойчивости вследствие нарушения пищевой пирамиды и ломки сигнальных связей в биоценозе, микробиологического загрязнения, эвтрофирования и других крайне неблагоприятных процессов.
1.Антропогенная эвтрофикация водоемов - насыщение водоёмов биогенными элементами, сопровождающееся биомассы фитопланктона (синезеленых водорослей) ( ростом биологической продуктивности водных бассейнов). Связано с поступлением в водоемы значительного количества биогенных веществ — азота, фосфора и других элементов в виде удобрений, моющих веществ, отходов животноводства, атмосферных аэрозолей и т. д.
Антропогенная эвтрофикация отрицательно влияет на пресноводные экосистемфы: резкому возрастанию биомассы фитопланктона (синезеленых водорослей. Вода цветет,в ней накапливаются токсины, снижается количество кислорода, т.е. ухудшается ее качество. Многие организмы погибают. Процессы антропогенной эвтрофикации охватывают многие крупные озера мира — Великие Американские озера, Балатон, Ладожское, Женевское и др., а также водохранилища и речные экосистемы, в первую очередь малые реки. На этих реках, кроме катастрофически растущей биомассы сине-зеленых водорослей, с берегов происходит зарастание их высшей растительностью. Сами же сине-зеленые водоросли в результате своей жизнедеятельности производят сильнейшие токсины, представляющие опасность и для и человека.
2. Поступление в водоемы других загрязняющих веществ: тяжелых металлов (свинец, кадмий, никель и др.), фенолы, СПАВ и др. Так, например, водные организмы Байкала, приспособившиеся в процессе длительной эволюции к естественному набору химических соединений притоков озера, оказались неспособными к переработке чуждых природным водам химических соединений (нефтепродуктов, тяжелых металлов, солей и др.). В результате отмечено снижение разнообразия живых орг-в, уменьшение биомассы зоопланктона, гибель значительной части популяции байкальской нерпы и др.
Морские экосистемы.
Скорости поступления загрязняющих веществ в Мировой океан в последнее время резко возросли. Ежегодно в океан брасывается до 300 млрд м3 сточных вод, 90% которых не подвергается предварительной очистке. Морские экосистемы подвергаются все большему антропогенному воздействию посредством химических токсикантов, которые, аккумулируясь гидробионтами по трофической цепи, приводят к гибели консументов даже высоких порядков, в том числе и наземных животных — морских птиц, например. Среди химических токсикантов наибольшую опасность для морской биоты и человека представляют нефтяные углеводороды (особенно бенз(а)пирен), пестициды и тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий и др.).
Создание крупных водохранилищ.
К другим весьма значительным видам воздействия человека на гидросферу, кроме истощения подземных и поверхностных вод, следует отнести создание крупных водохранилищ, коренным образом преобразующих природную среду на прилегающих территориях Создание крупных водохранилищ, особенно равнинного типа, для аккумуляции и регулирования поверхностного стока приводит к разнонаправленным последствиям в окружающей среде. Необходимо учитывать, что создание водохранилищ путем перегораживания русла водотоков плотинами чревато серьезными негативными последствиями для большинства гидробионтов. Из-за того, что многие нерестилища рыб оказываются отрезанными плотинами, резко ухудшается или прекращается естественное воспроизводство многих лососевых, осетровых и других проходных рыб.
Естественные источники
Естественное загрязнение вод вызвано природными процессами. Например, загрязнение вод в результате извержения вулканов, водной и ветровой эрозии, абразии (разрушения) берегов, засоление пресных вод солеными и т.д
2. Анропогенные источники
Загрязнение вод проявляется в изменении физических и органолептических свойств, увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжелых металлов, сокращении растворенного в воде кислорода, появлении радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и других загрязнителей. Подсчитано, что ежегодно в мире сбрасывается более 420 км3 сточных вод.
Основными антропогенными источниками загрязнения гидросферы являются:
1) сброс в водоемы неочищенных сточных вод (промышленных, хозяйственно-бытовых);
2)дренажные воды с орошаемых земель;
3) смывы с сельхоз. полей и животновод.комплексов;
4) утечки нефти и нефтепродуктов;
5) газодымовые выбросы.
Все загрязния сточных вод подразделяются на три группы:
1. биологические загрязнители: микроорганизмы(вирусы, бактерии); растения(водоросли; дрожжи, плесневые грибки);
2. химические загрязнители: наиболее распространенными загрязнителями являются нефть и нефтепродукты, СПАВ, пестициды, тяжелые металлы, диоксины, фенолы, аммонийный и нитритный азот и др.;
3. физические загрязнители: тепловое загрязнение; радиоактивное загрязнение, взвешенные твердые частицы, шлам, песок, ил, и др.
Классификация сточных вод
По происхождению сточные воды подразделяются на несколько групп:
1) хозяйственно-бытовые;
2) промышленные;
3) поверхностный сток предприятий и населенных пунктов;
4) сельскохозяйственные;
5) рудничные и шахтные воды.
Каждая группа имеет свой специфический состав, в котором преобладает определенная ассоциация загрязняющих веществ.
На промышленных предприятиях образуются следующие сточные воды:
1)производственные сточные воды
2)бытовые— от санитарных узлов и пищеблоков, душевых установок;
3)атмосферные — дождевые, талые, к ним можно отнести и поверхностные после полива территорий.
Производственные сточные воды - использованные или сопутствующие технологическому процессу, которые в свою очередь можно разделить на загрязненные и нормативно чистые. Характер загрязнения производственных сточных вод в основном определяется профилем предприятия, составом перерабатываемых материалов, сырья и видом выпускаемой продукции Отличаются большим разнообразием состава и концентрацией загрязняющих веществ, определяемых характером производства, а также системой водоснабжения и водоотведения.
Четыре категории производственных сточных вод:
I категория – вода на охлаждение продуктов и аппаратов (тепловое загрязнение, 90% воды)
II категория- воды служат в качестве поглощающих и транспортирующих нерастворимые дисперсные примеси (содержит слаборастворимые соли).
III категория- аналогичны по происхождению II, но воды дополнительно нагреваются при контакте с продуктами.
IV категория – воды являются непосредственно реакционным компонентом и загрязнены всеми компонентами технологического процесса
Все многообразие производственных сточных вод по характеру основных загрязнений можно отнести к 3 группам:
1)содержащие минеральные примеси (металлургия, машиностроение, производство строительных материалов, минеральных кислот, удобрений и т. д.);
2)содержащие органические примеси (мясная, рыбная, консервная, пищевая промышленность и т. д.);
3)содержащие органоминеральные примеси (нефтедобывающие, нефтеперерабатывающие, текстильные и др. предприятия) .
По концентрациям (мг/л) загрязненные промстоки подраздел. на 4 группы:
1)слабоконцентрированные (0—500);
2)среднеконцентрированные (500—5000);
3)концентрированные (5000—30000);
4)высококонцентрированные (более 30000);
По агрессивности:
1)неагрессивные рН 6,5—8;
2)слабоагрессивные рН 6—6,5 и 8—9;
3)сильноагрессивные рН < 6 и > 9.
Общий расход сточных вод предприятия определяется в зависимости от объема выпускаемой продукции по укрупненным нормам водопотребления и водоотведения. При этом в норму водоотведения входят удельные расходы загрязненных стоков, условно чистых, не подлежащих очистке и бытовых.
Хозяйственно-бытовые воды содержат большое количество органических и минеральных веществ в растворенном и взвешенном состоянии . Они образуются в жилых и общественных зданиях, на предприятиях, при приготовлении пищи, после санитарных уборок, стирки и т. п. Согласно нормам от одного жителя в сутки поступает в систему водоотведения загрязнений: взвешенных веществ — 65 г; органических (по БПКп) в неосветленной жидкости — 70, в осветленной — 40; азота аммонийного — 8, фосфатов (по ангидриду) —3,3, в т. ч. от моющих веществ— 1,6, хлоридов — 9, поверхностно-активных веществ — 2,5 г. Концентрация указанных загрязнений в сточных водах зависит от нормы водоотведения в данном населенном пункте и определяется из выражения:
а .
С = n 1000
где а — норма загрязнения, г/сут. жит.; n — удельная норма водоотведения, л/сут. жит. (зависит от степени санитарного благоустройства зданий и климатических условий, принимается по нормам.
Поверхностный сток промышленных предприятий и населенных пунктов формируется за счет дождевых, талых и поливомоечных вод. К основным факторам, определяющим объем поверхностного стока, относятся: 1) интенсивность выпадения атмосферных осадков и их продолжительность; 2) общая площадь городской территории, характер ее застройки; 3) рельеф местности. Концентрация загрязняющих веществ в поверхностном стоке колеблется в широких пределах и зависит от отраслевой принадлежности предприятий. В целом преобладают взвешенные (130—11300 мг/л), органические вещества, нефтепродукты, биогенные элементы, тяжелые металлы. Высокие концентрации взвешенных веществ, нередко обогащенных тяжелыми металлами, характерны для металлургических
В России концентрации загрязняющих веществ превышают ПДК во многих водных объектах (табл. 6). При осаждении на дно водоемов вредные вещества сорбируются частицами пород, окисляются – восстанавливаются, выпадают в осадок. Однако, как правило, полного самоочищения не происходит.
Способы очистки сточных вод
1. Механическая очистка
2. Физико-химическая очистка
3. Биологическая очистка
Механическая очистка. Используется для удаления из сточных вод взвешенных веществ (песок, глинистые частицы, волокна и т.д.). В основе механической очистки лежат четыре процесса:
а) процеживание,
б) отстаивание,
в) обработка в поле действия центробежных сил,
г) фильтрование.
Процеживание реализуют в решетках и волокноуловителях. Применяют для удаления из сточных вод крупных и волокнистых включений (сточные воды целлюлозно-бумажной и текстильной промышленности). Ширина зазоров составляет 10–20 мм. Отстаивание основано на свободном оседании примесей с плотностью . > . воды или всплытии примесей с ρ < ρ воды. Процесс реализуется в песколовках, отстойниках, жироуловителях. Песколовки используют для очистки сточных вод от частиц металла и песка размером более 250 мкм.
Отстойники используют для очистки сточных вод от более мелких взвешенных частиц или жировых веществ, нефтепродуктов.
Очистка сточных вод в поле действия центробежных сил осуществляется в гидроциклонах и центрифугах. Механизм действия аналогичен механизму действия газоочистных циклонов.
Фильтрование используют для очистки сточных вод от тонкодисперсных примесей с малой их концентрацией. В основном используется два типа фильтров: зернистые – в качестве фильтроматериала применяют кварцевый песок, дробленый шлак, гравий, сульфоуголь и др.; тканевые – фильтровальные перегородки изготавливаются из хлопчатобумажных материалов, шерстяных, керамических.
При механической очистке из производственных сточных вод путем процеживания, отстаивания и фильтрования удаляются до 90% нерастворимых механических примесей различной степени дисперсности (песок, глинистые частицы, окалину и др.), а из бытовых сточных вод — до 60%. Вещества, плавающие на поверхности сточных вод (нефть, смолы, масла, жиры, полимеры и др.), задерживают нефте- и маслоловушками и другого вида уловителями либо выжигают.
Тема 7 Антропогенное воздействие на гидросферу.
Вода – одно из наиболее важных веществ на Земле, от которого зависит состояние животного и растительного мира. Это самая распространенная неорганическая составляющая живой материи. У человека вода составляет 63 % массы тела, у грибов – 80 %, у медуз – 98 %, в растениях содержится до 95 % воды. Семена растений, в которых содержание воды не превышает 10 %, представляют собой формы замедленной жизни. Такое же явление – ангидробиоз – наблюдается у некоторых видов беспозвоночных, которые при неблагоприятных внешних условиях могут потерять большую часть воды из своих тканей и сохранить жизнеспособность. Вода в природе находится в непрерывном круговороте – все время расходуется и возобновляется.
Водные ресурсы
Водную оболочку Земли называют гидросферой. Это совокупность океанов, морей, озер, прудов, рек, болот, подземных вод. Вода покрывает 70,8 % поверхности планеты (510 млн. км2). Основную часть гидросферы составляет Мировой океан – 96,53 %. Более 98 % всех водных ресурсов представлены водами с повышенной минерализацией, непригодными для хозяйственной деятельности. На долю пресных вод приходится ~ 28 млн. км3. Основная масса пресной воды заключена в ледниках и постоянно залегающем снежном покрове – 68 % или 1,74 % всех запасов воды. Значительный объем пресной воды приходится на долю подземных вод (30 %). Для хозяйственного использования, водоснабжения пригодно всего 0,3 % объема гидросферы, что составляет 4,2 млн. км3. Роль подземных вод возрастает в связи с усиливающимся загрязнением поверхностных вод.
Роль воды
Вода играет существенную роль как в биологических процессах, так и в климатических. Вода является универсальным растворителем химических веществ. Значительная роль воды на планете обусловлена ее физическими свойствами. Вода обладает большой теплоемкостью 4,18 Дж/г·К (теплоемкость
воздуха 1,009 Дж/г·К). В природных условиях вода медленно остывает и медленно нагревается, являясь регулятором температуры на Земле. Плотность воды максимальна при 3,98°C и составляет 1,0 г/см3 . Плотность воды уменьшается как при повышении, так и при понижении температуры. Эта аномалия обусловливает возможность жизни в водоемах, замерзающих в зимнее время. Так как лед легче воды (его плотность ниже), он располагается на поверхности и защищает лежащие ниже слои воды от промерзания. При дальнейшем понижении температуры увеличивается толщина слоя льда, но температура воды подо льдом остается на уровне ~4°C, что позволяет водным организмам сохранять жизнь.
Показатели качества воды
Состав природных вод оценивается физическими, химическими и санитарно-бактериологическими показателями.
Физические показатели:
· температура;
· цветность – показатель, обусловленный наличием в воде гуминовых кислот, присутствием соединений железа;
· запахи и привкусы – органолептические показатели качества воды.
Запахи вызывают летучие пахнущие вещества. Мутность обусловлена присутствием нерастворенных и коллоидных веществ неорганического (глина, песок) и органического (ил, нефтепродукты, микроорганизмы) происхождения.
Химические показатели:
· ионный состав – общее солесодержание природных вод определяется в
большинстве случаев катионами Na+, K+, Ca2+, Mg2+ и анионами SO42– , HCO3–, Cl– ,
· содержание железа и марганца,
· щелочность,
· жесткость,
· рН среды; вода хозяйственно-питьевого назначения имеет рН = 6,5– 8,5,
· содержание растворенных газов О2, СО2, Н2S и др.
Последнее изменение этой страницы: 2016-06-10
lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда...