Размещено на http://allbest.ru/

Размещено на http://allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Національний технічний університет України

"Київський політехнічний інститут "

РЕФЕРАТ

Загрязнение гидросферы

Слизень О.Ю.

Київ 2010

Загрязнение воды

При воздействии внешней среды на гидросферу образуется круговорот воды на Земле, который включает:

Океаническое звено -- при испарении с поверхности океанических вод влага поступает в атмосферу и в виде осадков выпадает на поверхность Земли, попадая в речные, подземные стоки, а затем вновь в океанические воды;

Атмосферное звено, обеспечивающее образование и выпадение осадков и их распределение на поверхности Земли.

Атмосферная влага, частично стекая с поверхности Земли, пополняет ресурсы поверхностных вод и формирует речную сеть и водоемы.

Поверхностные воды образуют: почвенную влагу, идущую на развитие растений; зону аэрации -- это зона, насыщенная воздухом и влагой (находится между земной поверхностью и грунтовыми водами); обильные и устойчивые горизонты, не обладающие напором и образованные грунтовыми водами в рыхлых отложениях долин рек, озерных впадин; артезианские бассейны, обладающие высоким напором (образуются в слоистых толщах осадочных пород).

Использование воды

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 нужда, 48% на разбавление сточных вод, и 2% на другие потребности.

Загрязнение поверхностных вод

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 Украины 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 Киеве. В связи с этим проводится гиперхлорирование воды, что, однако небезопасно для здоровья населения в связи с образованием хлорорганических соединений.

Химическое загрязнение пресных вод

Природная вода обладает способностью самоочищаться, т. е. восстанавливать свои свойства методом окисления и нейтрализации загрязнителей. Водные источники могут принимать неочищенные воды (стоки) до определенных пределов, после чего подавляются свойства воды. И если эти пределы превышены, естественные водоемы превращаются в сточные коллекторы, опасные для жизни человека (Рейн -- сточная канава Европы).

Основным потребителем и загрязнителем пресной воды является сельское хозяйство. Примерно 50% вод относится к безвозвратным, так как остаются в сельскохозяйственной продукции, испаряются растениями, поверхностью почв и водохранилищ и сбрасываются в виде дренажных вод, орошаемых массивов. Эти воды несут соли, частицы почвы, остатки удобрений.

Второе место по загрязнению занимают промышленные и бытовые стоки, нагретые вода ТЭЦ, АЭС, утечка и фильтрация неочищенных вод из отстойников водоочистных сооружений.

Основным мероприятием по защите пресных вод является их очистка. Все загрязняющие стоки различны по своему физико-химическому составу, что затрудняет их очистку.

Все загрязняющие 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. Многие из них не разлагаются или разлагаются очень медленно и через пищевые цепи могут попасть в организм человека; увеличение донных осадков из-за стоков, эрозии почв, что ведет к гибели донных организмов, загрязнению донных илов; сброс теплых вод ТЭЦ, АЭС, промышленных предприятий, что ведет к изменению естественного состояния водоемов за счет потепления вод, а это снижает содержание кислорода, скорость обмена веществ и приводит к изменению водных флоры и фауны.

Существующие методы очистки воды проблемы чистой пресной воды не решают, так как на разбавление сточных вод уходит примерно 20 % ресурсов пресных вод мира. Так, 1 км³ очищенной сточной воды портит 10 км³ речной воды, а значит, качество пресной воды падает. Специалисты считают, что в ближайшие годы загрязнение пресных вод будет продолжаться.

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 3-го 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. Собственно многие конфликты в мире происходят и происходили из-за распределения, владения пресной водой.

В настоящее время существует два способа создания запасов пресной воды: искусственное пополнение запасов подземных источников, перевод части поверхностных ресурсов вод в подземные хранилища, что защищает их от загрязнения; дистилляция воды -- получение из соленой морской воды пресной, но этот способ очень энергозатратен и требует еще дополнительной обработки воды (нет солей для обеспечения нормальной жизнедеятельности человека, которые необходимо добавлять в дистиллированную воду).

Химическое загрязнение морских вод

загрязнение вода дампинг сточный

В состав морской воды входят различные соли, газы и органические соединения. В морской воде содержится 55% хлора, 31% натрия и 14 % приходится на другие химические элементы. Из морской воды добывают хлористый натрий, магний, бром, поваренную соль и другие химические элементы и соединения. В морях постоянно проходит цикл водообмена, т. е. перемешивание поверхностных и глубинных вод, в результате происходит процесс разбавления загрязненных вод. Но ряд морей имеют очень медленный цикл водообмена (Балтийское, Средиземное, Черное, Азовское и бессточные Каспийское и Аральское), поэтому очищение этих морских вод происходит очень медленно.

Загрязнение морских вод происходит в результате дампинга, загрязнений (нефтяными и речными стоками), спецзахоронений, сброса коммунальных и сточных вод, раскисления прибрежных акваторий кислыми дождями.

Дампинг -- сброс отходов в морские воды. Ежегодно вывозятся на судах и сбрасываются в океанические воды до 6 млрд т различных промышленных отходов: отстой сточных вод, строительный мусор, старая взрывчатка, жидкие радиоактивные и химические отходы.

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.

Следует отметить, что при нефтяном загрязнении: изменяется соотношение биологических видов и их количество, уменьшается разнообразие видов в водоемах; происходит концентрация пестицидов, тяжелых металлов, канцерогенных веществ, оказывающих мутагенное влияние на обитателей морей; нарушается газообмен между атмосферой и морскими водами; изменяются процессы растворения и выделения кислорода, углекислого газа, теплообмена.

Спецзахоронения. 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. т химических боеприпасов. Американцы в своем секторе нашли 93995 т, англичане -- 122508, французы --9100, в советской зоне 70500. По решению тройственной комиссии стран-победительниц больше половины всех ОВ было затоплено в водах Балтийского моря, которые там покоятся до сих пор.

Пестициды. Пестициды составляют группу искусственно созданных веществ, используемых для борьбы с вредителями и болезнями растений. Пестициды делятся на следующие группы: инсектициды - для борьбы с вредными насекомыми, фунгициды и бактерициды - для борьбы с бактериальными болезнями растений, гербициды - против сорных растений. Установлено, что пестициды уничтожая вредителей, наносят вред многим полезным организмам и подрывают здоровье биоценозов. В сельском хозяйстве давно уже стоит проблема перехода от химических (загрязняющих среду) к биологическим (экологически чистым) методам борьбы с вредителями. В настоящее время более 5 млн.т пестицидов поступает на мировой рынок. Около 1,5 млн.т этих веществ уже вошло в состав наземных и морских экосистем золовым и водным путем. Промышленное производство пестицидов сопровождается появлением большого количества побочных продуктов, загрязняющих сточные воды.

В водной среде чаще других встречаются представители инсектицидов, фунгецидов и гербицидов. Синтезированные инсектициды делятся на три основных группы: хлороорганические, фосфороорганические и карбонаты. Хлороорганические инсектициды получаются путем хлорирования ароматических и гетероциклических жидких углеводородов. К ним относятся ДДТ и его производные, в молекулах которых устойчивость алифатических и ароматических групп в совместном присутствии возрастает, всевозможные хлорированные производные хлородиена (элдрин). Эти вещества имеют период полураспада до нескольких десятков лет и очень устойчивы к биодеградации.

В водной среде часто встречаются полихлорбифенилы - производные ДДТ без алифатической части, насчитывающие 210 гомологов и изомеров. За последние 40 лет использовано более 1,2 млн.т полихлорбифенилов в производстве пластмасс, красителей, трансформаторов, конденсаторов. Полихлорбифенилы (ПХБ) попадают в окружающую среду в результате сбросов промышленных сточных вод и сжигания твердых отходах на свалках. Последний источник поставляет ПБХ в атмосферу, откуда они с атмосферными осадками выпадают во все районы Земного шара. Так в пробах снега, взятых в Антарктиде, содержание ПБХ составило 0,03 - 1,2 кг/л.

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

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. Так, в 1971 г. в Лос-Анджелесе (США) в океан были сброшены воды, сильно загрязненные ДДТ. Рыба была отравлена, что привело к нарушению размножения пеликанов. Кроме того, по пищевым цепям эти ядовитые вещества могли поступать в организм человека. В 1956 г. на берегах бухты Минамата (Япония) были отмечены у рыбаков нарушения зрения, слуха, осязания, неврологические расстройства и только в 1969 г. было доказано, что причина заболевания -- метилртуть, которая поступала со стоками фабрики по производству азотных соединений “Ниппон чиссо” и концентрировалась в морских организмах и рыбе. Это заболевание получило название “болезнь Минамата”.

Раскисление прибрежных акваторий происходит в результате выпадения “кислых” дождей, что вызывает подкисление прибрежных вод и, как следствие, ведет к невозможности размножения морских животных, рыбы.

Эвтрофизация - обогащение водоема биогенами, стимулирующее рост фитопланктона. От этого вода мутнеет, гибнут бентосные растения, сокращается концентрация растворенного кислорода, задыхаются обитающие на глубине рыбы и моллюски.

Воды, находящиеся на поверхности планеты (материковые и океанические), образуют геологическую оболочку, называемую гидросферой.

Водные пространства - акватории - занимают значительно большую часть поверхности земного шара по сравнению с сушей. По современным данным, акватория Мирового океана составляет 70,8%, однако 95% ее сосредоточено в морях и океанах, 4% - во льдах Арктики и Антарктики, 1% составляет пресная вода рек и озер. Кроме того, большие запасы воды имеются в толще земли - это так называемые подземные воды.

Вода постоянно находится в движении, перемещаясь с течениями рек и морей, а также испаряясь с поверхности водоемов и выпадая затем в виде атмосферных осадков. Она аккумулирует тепло, влияет на распределение солнечной энергии на земле и образование различных по климатическим особенностям районов. Вода водоемов способна самоочищаться и обеззараживаться. Это сложный физико-химический процесс.

Вода жизненно необходима. Она нужна везде - в быту, сельском хозяйстве и промышленности. Вода необходима организму в большей степени, чем все остальное, за исключением кислорода. Упитанный человек может прожить без пищи 3-4 недели, а без воды - лишь несколько дней.

Живой клетке вода требуется как для сохранения своей структуры, так и для нормального функционирования; она составляет примерно 2/3 массы тела. Вода помогает регулировать температуру тела, служит в качестве смазки, облегчающей движения суставов. Она играет важную роль в построении и восстановлении тканей тела. При резком сокращении потребления воды человек заболевает или его организм начинает хуже функционировать. Но вода нужна, конечно, не только для питья: она помогает также содержать человеку в хорошем гигиеническом состоянии свое тело, жилище и среду обитания.

Без воды невозможна личная гигиена, то есть комплекс практических действий и навыков, обеспечивающих защиту организма от болезней и поддерживающих здоровье человека на высоком уровне. Умывание, теплая ванна и плавание приносят ощущение бодрости и спокойствия.

Ряд кожных и глазных заболеваний может быть предупрежден благодаря систематическому механическому удалению с поверхности тела и одежды с помощью мыла и воды болезнетворных микробов.

Вода, которую мы потребляем, должна быть чистой. Болезни, передаваемые через загрязненную воду, вызывают ухудшение состояния здоровья, инвалидность и гибель огромного числа людей, особенно детей, преимущественно в менее развитых странах, обычным для которых является низкий уровень личной и коммунальной гигиены. Такие болезни, как брюшной тиф, дизентерия, холера, анкилостомоз, передаются прежде всего человеку в результате загрязнения водоисточников экскрементами, выделяемыми из организма больных.

Успех в борьбе с указанными болезнями или достижение полной их ликвидации зависит от того, как организована система удаления всех продуктов обмена, выделяющихся из организма человека, как поставлено дело обеспечения чистой водой всего населения.

Через воду могут передаваться инфекционная желтуха, туляремия, водная лихорадка, бруцеллез, полиомиелит. Вода подчас становится источником заражения человека животными паразитами -- глистами. С загрязненной фекалиями водой в организм человека могут попасть яйца некоторых паразитических червей. В кишечнике они превращаются в паразитов (таковы аскариды, острицы). Наконец, через воду иногда происходит заражение лямблиями, которые поражают тонкий кишечник и печень.

Качество воды определяется также по наличию в ней химических включений, которые раньше всего обнаруживают наши органы чувств: обоняние, зрение. Так, микрочастицы меди придают воде некоторую мутность, железа - красноту.

Присутствие в воде железа не угрожает нашему здоровью. Однако повышенное содержание солей железа в воде придает ей неприятный болотистый вкус. Если в такой воде постирать белье, на нем останутся ржавые пятна. Подобные же пятна появляются на посуде, раковинах и ваннах.

Иногда в питьевой воде встречается много солей соляной и серной кислот (хлориды и сульфаты). Они придают воде соленый и горько-соленый привкус. Употребление такой воды приводит к нарушению деятельности желудочно-кишечного тракта. Вода, в 1 л которой хлоридов больше 350 мг, а сульфатов больше 500 мг, считается неблагоприятной для здоровья.

А с содержанием солей кальция и магния тесно связано другое свойство воды - ее жесткость. Сильно насыщенная солями вода причиняет массу неудобств: в ней труднее развариваются овощи и мясо, при стирке увеличивается расход мыла, накипь портит чайники и котлы, засоряет водопроводные трубы. Исследования ученых доказали, что существует определенная связь между употреблением жесткой воды и распространенностью некоторых болезней.

Вода также отвечает за зубы человека. От того сколько фтора содержится в воде зависит частота заболеваемости кариесом. Считается, что фторирование воды эффективно для профилактики кариеса, особенно у детей.

Но кроме полезных примесей в воде находятся и другие, опасные для организма человека. По данным отечественных исследователей, употребление шахтной воды, содержащей 0,2-1 мг/л мышьяка, вызывает расстройство центральной, и особенно периферической, нервной системы с последующим развитием полиневритов. Безвредной признана концентрация мышьяка 0,05 мг/л. Об опасности для здоровья содержания в воде свинца гигиенисты впервые заговорили в связи с массовыми интоксикациями, которые возникли при использовании на водопроводах свинцовых труб. Однако повышенные концентрации свинца могут встречаться в подземных водах. Вода считается безвредной в том случае, если содержание в ней свинца не более 0,03 мг/л.

Стронций широко распространен в природных водах, при этом его концентрации колеблются в широких пределах (от 0,1 до 45 мг/л). Длительное его поступление в больших количествах в организм приводит к функциональным изменениям печени. Вместе с тем продолжительное употребление питьевой воды, содержащей стронций на уровне 7 мг/л, не вызывает функциональных и морфологических изменений в тканях, органах и в целостном организме человека. Эта величина принята в качестве норматива содержания стронция для питьевой воды.

Согласно современным научным данным, нитраты в кишечнике человека под влиянием обитающих там бактерий восстанавливаются в нитриты. Всасывание нитратов ведет к образованию метгемоглобина и к частичной потере активности гемоглобина в переносе кислорода

Таким образом, в основе метгемоглобинемии лежит та или иная степень кислородного голодания, симптомы которого проявляются в первую очередь у детей, особенно грудного возраста. Они заболевают преимущественно при искусственном вскармливании, когда сухие молочные смеси разводятся водой, содержащей нитраты, или при употреблении этой воды для питья. Дети старшего возраста менее подвержены этой болезни, а если заболевают, то менее тяжело, так как у них сильнее развиты компенсаторные механизмы. Употребление воды, содержащей 2-11 мг/л нитратов, не вызывает повышения в крови уровня метгемоглобина, тогда как использование воды с концентрацией 50-100 мг/л резко увеличивает этот уровень. Метгемоглобинемия проявляется цианозом, увеличением содержания в крови метгемоглобина, снижением артериального давления. Эти симптомы специалисты зарегистрировали не только у детей, но и у взрослых. Содержание нитратов в питьевой воде на уровне 10 мг/л является безвредным.

Уран - широко распространенный в природных водах радиоактивный элемент. Особенно большие его концентрации могут встречаться в подземных водах. В основу нормирования урана положены не его радиоактивные свойства, а токсическое влияние как химического элемента. Допустимое содержание урана в питьевой воде равно 1,7 мг/л.

Строго регламентируется и предельно допустимая концентрация в воде некоторых добавок, применяемых для осветления воды (например, полиакриламида, сернокислого алюминия).

Без всякого преувеличения можно сказать, что высококачественная вода, отвечающая санитарно-гигиеническим и эпидемиологическим требованиям, является одним из непременных условий сохранения здоровья людей. Но чтобы она приносила пользу, ее необходимо очистить от всяких вредных примесей и доставить чистой человеку.

За последние годы взгляд на воду изменился. О ней все чаще стали говорить не только врачи-гигиенисты, но и биологи, инженеры, строители, экономисты, политические деятели. Да и понятно - бурное развитие общественного производства и градостроительства, рост материального благосостояния, культурного уровня населения постоянно увеличивают потребность в воде, заставляют более рационально ее использовать.

Заключение

Серьезное препятствие для использования канализационного ила и богатых биогенами сточных вод в сельском хозяйстве - их промышленное загрязнение. Индустрия часто сбрасывает свои отходы, содержащие такие ядовитые вещества, как свинец, ртуть, хром и неразлагаемую биологически органику, в муниципальные системы.

А различные стадии обработки канализационных стоков не устраняют эти химические компоненты, которые губят организмы, используемые при вторичной очистке, тем самым, снижая ее эффективность. Кроме того, они связываются с органическим веществом и попадают в обработанный ил, делая его неприменимым в сельском хозяйстве, поскольку он становится токсичным для растений. Аналогичным образом такие сточные воды непригодны для орошения.

Однако Акт о чистой воде в настоящее время требует от промышленных предприятий либо очищать от токсичных элементов сточные воды перед их сбросом в муниципальные системы канализации, либо находить альтернативные способы избавления от них. Когда нормы по такой предварительной очистке и контроль за их соблюдением станут более строгими, канализационный ил и сточные воды станут шире применятся в жизнедеятельности человека. (Орошение и т.п.)

Литература

Зарубин Г.П., Никитин Д.П., Новиков Ю.В. Окружающая среда и здоровье. М., 1997

Агаджанян Н.А., Торшин В.И. «Экология человека» - ММП «Экоцентр», КРУК 2008

Бернард Небел «Наука об окружающей среде» (В 2-ух томах), «МИР» М. 2007

Размещено на Allbest.ru