Гідросфера

2

План

1. Введення

2. Використання водних ресурсів

3. Забруднення водних ресурсів

4. Список літератури

Введення

Гідросфера - водна оболонка Землі, що включає океани, моря, ріки, озера, підземні води й льодовики, сніговий покрив, а також водяні пари в атмосфері. Гідросфера Землі на 94% представлена солоними водами океанів і морів, більше 75% всієї прісної води законсервовано в полярних шапках Арктики й Антарктиди (табл.1).

Табл. 1. Розподіл водних мас у гідросфері Землі

Вода на Землі є присутнім у всіх трьох агрегатних станах, однак найбільший обсяг її доводиться на рідку фазу, що досить значима для формування інших особливостей планети. Весь природний водний комплекс функціонує як єдине ціле, перебуваючи в стані безперервного руху, розвитку й відновлення. Поверхня Світового океану, що займає близько 71% земної поверхні, розташована між атмосферою й літосферою. Поперечник Землі, тобто її екваторіальний діаметр, становить 12 760 км, а середня глибина океану в його сучасному ложі - 3,7 км. Отже, товщина шару води в рідкому стані в середньому становить лише 0,03% земного діаметра. По суті, це найтонша водяна плівка на поверхні Землі, але, як озоновий захисний шар, що грає винятково важливу роль у біосферній системі.

Без води не могло б бути людини, тваринного й рослинного миру, тому що більшість рослин і тварин складається в основному з води. Крім того, для життя необхідні температури в діапазоні від 0 до 100° С, що відповідає температурним межам рідкої фази води. Для багатьох живих істот вода служить середовищем перебування. Таким чином, найголовнішою особливістю гідросфери є достаток життя в ній.

Велика роль гідросфери в підтримці щодо незмінного клімату на планеті, оскільки вона, з одного боку, виступає як акумулятор тепла, забезпечуючи сталість середньої планетарної температури атмосфери, а з іншого боку - за рахунок фітопланктону продукує майже половину всього кисню атмосфери.

Водне середовище використовується для лову риби й інших морепродуктів, збору рослин, видобутку підводних покладів руди (марганцю, нікелю, кобальту) і нафти, перевезення вантажів і пасажирів. У виробничій і господарській діяльності людина застосовує воду для очищення, миття, охолодження встаткування й матеріалів, поливу рослин, гідротранспортування, забезпечення специфічних процесів, наприклад вироблення електроенергії й т.п.

Важливою обставиною, властивому водному середовищу, є те, що через неї в основному передаються інфекційні захворювання (приблизно 80% всіх захворювань). Простота процесу затоплення в порівнянні з іншими видами поховання, неприступність глибин для людини й гадана ізольованість води привели до того, що людство активно використовує водне середовище для скидання відходів виробництва й споживання. Інтенсивне антропогенне забруднення гідросфери веде до серйозних змін її геофізичних параметрів, губить водні екосистеми й потенційно небезпечно для людини.

Екологічна погроза гідросфері поставила перед міжнародним співтовариством завдання вживання термінових заходів по порятунку середовища перебування людства. Їхньою особливістю є те, що жодне держава окремо навіть за допомогою строгих мір не здатна впоратися з екологічною погрозою. Тому необхідно міжнародне співробітництво в цій області, прийняття оптимальної екологічної стратегії, що включає концепцію й програму спільних дій всіх країн. Ці міри повинні відповідати принципам сучасного міжнародного права.

Використання водних ресурсів

Залежно від того, яким образом використовують водні ресурси, всі галузі народного господарства підрозділяють на дві категорії:

1) водокористувачі - це галузі, які використовують водойми для різних цілей, але безповоротний водозабір не ведуть. До них ставляться гідроенергетика, водний транспорт, рибне господарство, місцеві органи, що використовують воду для цілей і потреб населення, тобто служби господарсько-питного споживання.

2) водоспоживачі - це галузі, які беруть воду з водойм, причому частина її використовується безповоротно. Найбільшими водоспоживачами є теплоенергетика (особливо АЕС), сільське господарство, а із промисловості - хімічна й металургійна.

Сучасне місто з населенням 1 млн чоловік споживає в добу 300 тис.м³ води, з яких 75-80% перетворюються в стічні води.

Існує наступна класифікація прісних вод по цільовому призначенню (мал. 1).

Рис 1. Класифікація природних вод по цільовому призначенню

Вода питна - вода, у якій бактеріологічні, органолептичні показники й показники токсичних хімічних речовин перебувають у межах норм питного водопостачання.

Вода мінеральна - вода, компонентний склад якої відповідає лікувальним вимогам.

Вода промислова - вода, компонентного складу й ресурсів якої досить для витягу цих компонентів у промислових масштабах.

Вода теплоенергетична - термальна вода, теплоенергетичні ресурси якої можуть бути використані в будь-якій галузі народного господарства.

Вода технічна - будь-яка вода, крім питний, мінерального й промислової, придатна для використання в народному господарстві. При цьому розрізняють:

- господарсько-побутові води - води, використовувані для побутових і санітарно-гігієнічних цілей населенням, а також пральнями, лазнями, їдальнями, лікарнями й т.д.;

- поливну воду, використовувану для зрошення земель і поливу сільськогосподарських рослин.

- енергетичну воду, використовувану для одержання пари й нагрівання приміщень, устаткування й середовищ, а також для охолодження рідких і газоподібних продуктів у теплообмінних апаратах, а твердих тіл - безпосередньо; може бути оборотної й живної (додаткової).

Воду досить часто використовують для охолодження рідких і газоподібних продуктів у теплообмінних апаратах. У цьому випадку вона не стикається з матеріальними потоками й не забруднюється, а лише нагрівається. У промисловості 65-80% витрати води споживається для охолодження.

Технологічну воду підрозділяють на середовищеутворюючу, промивну й реакційну. Середовищеутворюючу воду використовують для розчинення й утворення пульп, при збагаченні й переробці руд, гідротранспорті продуктів і відходів виробництва; промивну - для промивання газоподібних (абсорбція), рідких (екстракція) і твердих продуктів і виробів, а також реакційну - у складі реагентів, при відгоні й аналогічних процесах. Таким чином, технологічна вода безпосередньо контактує із продуктами й виробами.

Найбільш перспективний шлях зменшення споживання свіжої води - це створення оборотних і замкнутих систем водопостачання, що дозволяє в 10-50 разів зменшити споживання природної води.

Основні шляхи рішення проблеми забезпечення чистою водою:

очищення стічної води від забруднень;

очищення прісної води, що надходить до споживача;

забезпечення режиму й регулювання якості води у водних об'єктах.

Наслідку нераціонального використання водних ресурсів:

1. Перевитрата поверхневих вод.

При довгостроковому плануванні варто враховувати неминучі посушливі роки, коли річковий стік падає до аномально низького рівня. Уважається, що не можна використовувати більше 30% середньорічного річкового стоку без ризику випробувати недолік води. На ряді рік потреби у воді перевищують 90% середньорічного стоку.

Екологічні наслідки перевитрати поверхневих вод зачіпають не тільки саму ріку, а весь біоценоз пов'язаний з рікою (пересихання боліт, загибель рослинності й тварин і т.д.).

2. Перевитрата ґрунтових вод.

Підземні водоймища, як будь-які інші, виснажуються, якщо споживання з них води йде швидше поповнення. Проблема коштує особливо гостро в регіонах з низькою кількістю опадів, де швидкість поповнення дуже невелике, а потреба у воді висока через недолік поверхневих водойм.

Падіння рівня ґрунтових вод впливає на поверхневі водойми, тому що це падіння приводить до скорочення джерел і пов'язаних з ними поверхневих водойм, що збільшує їхні екологічні проблеми.

3. Осідання ґрунту.

Ґрунтові води вимивають у надрах землі порожнини, які заповнюються водою. Вода сама почасти підтримує вищезалягаючі породи й ґрунти. Коли рівень ґрунтових вод падає, ця опора зникає, і може відбуватися поступове опускання поверхні суши називане осіданням ґрунту. Швидкість її може становити 15-30 див у рік.

Особливий вид осідання ґрунту - утворення карстових лійок - може бути раптовим і вести до катастрофічних наслідків.

4. Підтік солоної води.

Через виснаження запасів ґрунтових вод виникає ще одна проблема - підтік солоної води. Зниження рівня ґрунтових вод або більша швидкість їхнього споживання можуть знизити тиск у водоносному обрії, що дозволить проникати в нього, а, отже, і в колодязі й артезіанські шпари солоній воді.

5. Забруднення вод.

Забруднення водних ресурсів

Найбільше загрожують чистоті водойм нафтові масла. Для очищення від нафти потрібне вловлювання не тільки плаваючої по поверхні плівки, але й осадження нафтової емульсії.

Досить небезпечні як забруднювачі стічні води целюлозно-паперової промисловості. Стоки цих підприємств поглинають кисень за рахунок окислювання органічних речовин, засмічують воду нерозчинними речовинами й волокнами, надають воді неприємний смак і запах, змінюють цвіт, сприяють розвитку грибних обростань по дну й берегам.

Особливо забруднюють водойми й згубно відбиваються на розвитку водних організмів стічні води різноманітних хімічних заводів. Скидання ТЭЦ звичайно бувають підігріті на 8-10° С вище в порівнянні з водою водойм. При підвищенні температури водойм у них відбувається посилення розвитку мікро- і макропланктонів, "цвітіння" води, змінюються її захід і цвіт.

Сильно забруднює й засмічує ріки молевий сплав лісу. Маси пливучого лісу наносять рибі поранення, перепиняють шлях до нерестовищ, риба здебільшого залишає звичайні місця нересту. Кора, суки, гілки засмічують дно водойм. З колод і деревних відходів виділяється у воду смола й інші шкідливі для рибного населення продукти. Екстраговані з деревини речовини розкладаються у воді, поглинаючи кисень, викликаючи загибель риб. Особливо в першу добу сплаву від недоліку кисню гинуть ікра й мальки риб, а також кормові безхребетні.

Підсилює засмічування рік скидання в них відходів лісозаводів - підмножина, кора й ін., що скупчуються здебільшого в заводях і протоках. Частина лісу тоне, число колод збільшується рік у рік. Гниюча деревина й кора отруюють воду, вона стає "мертвої".

Джерелом забруднення вод у багатьох випадках є комунальні стічні води (каналізація, лазні, пральні, лікарні й ін.).

Росте чисельність населення, розширюються старі й з'являються нові міста. На жаль, не завжди будівля очисних споруджень устигає за темпами житлового будівництва.

Положення ускладнюється тим, що за останні роки в складі стічних вод різко збільшився зміст біологічно активних і стійких домішок, таких, як нові види мийних засобів, продуктів органічного синтезу, радіоактивних речовин і ін.

У ряді районів спостерігається забруднення підземних вод, пов'язане із просочуванням у водоносні обрії забруднень із поверхні. Найбільшу ж загрозу життю водойм і здоров'ю людей представляють радіоактивні відходи атомної промисловості. Джерелом радіоактивного забруднення водойм є заводи по очищенню уранової руди й по переробці ядерного пального для реакторів, атомні електростанції, реактори.

У цей час стічні води підвищеної радіоактивності порядку 100 кюрі/л і вище піддаються похованню в підземні резервуари або накачуються в підземні безстічні басейни.

Установлено, що морська вода здатна роз'їдати контейнери, їхній небезпечний уміст поширюється у воді. Наслідку радіоактивного забруднення від неправильного поховання відходів позначилися в Ірландському морі, де радіоактивними ізотопами були заражені планктони, риби, водорості, а також пляжі.

Спуск радіоактивних відходів у моря й ріки, як і поховання їх у верхніх водонепроникних шарах земної кори, не можна вважати розумним рішенням цієї важливої сучасної проблеми. Потрібні додаткові наукові дослідження способів нейтралізації радіоактивних забруднень у водоймах.

В організмах рослин і тварин відбуваються процеси біологічної концентрації радіоактивних речовин протягом ланцюгів харчування. Концентровані дрібними організмами ці речовини потім попадають до інших тварин, хижакам, де утворять небезпечні концентрації. Радіоактивність деяких планктонних організмів може в 1000 разів перевищувати радіоактивність води.

Деякі прісноводні риби, що представляють собою одне з вищих ланок у ланцюзі харчування, в 20-30 тис. раз радіоактивніше води, у якій вони живуть.

Забруднення стічних вод ділять в основному на дві групи: мінеральні й органічні, у тому числі - біологічні й бактеріальні.

До мінеральних забруднень ставляться стічні води металургійних і машинобудівних підприємств, відходи нафтовий, нафтопереробнійі гірничодобувної промисловості. Ці забруднення містять пісок, глинисті й рудні включення, шлаки, розчини мінеральних солей, кислот, лугів, мінеральні масла й ін.

Органічні забруднення вод виробляються міськими фекально-господарськими стоками, водами боєнь, відходами шкіряних, паперово-целюлозних, пивоварних і інших виробництв. Органічні забруднення бувають рослинного й тваринного походження. До рослинного ставляться залишки паперу, рослинні масла, залишки плодів, овочів і ін. Основною хімічною речовиною цього роду забруднень є вуглець. До забруднень тваринного походження ставляться: фізіологічні виділення людей, тварин, залишки жирових і мускульних тканин, клейові речовини, та ін. Вони характеризуються значним змістом азоту.

Бактеріальні й біологічні забруднення являють собою різні живі мікроорганізми: дріжджові й цвілеві грибки, дрібні водорості й бактерії, у тому числі - збудники тифу, паратифу, дизентерії, яйця гельмінтів, що надходять із виділеннями людей і тварин та ін. Бактеріальне забруднення стічних вод характеризують величиною коли-титру, т. е. найменшим обсягом води в міліметрах, у якому втримується одна кишкова паличка (бактерія "коли"). Так, якщо коли-титр дорівнює 10, це значить, що в 10 мол знайдена 1 кишкова паличка. Цей вид забруднень притаманний побутовим водам, а також стічним водам боєнь, шкіряних заводів, шерстомойок, лікарень і ін. Загальний обсяг бактеріальної маси досить великий: на кожні 1000 м³ стічних вод - до 400 л.

Забруднення здебільшого містять близько 42% мінеральних речовин і до 58% органічних.

При розгляді питання про склад стічних вод одним з важливих понять є концентрація забруднення, тобто кількість забруднень в одиниці об'єму води, обчислювальному в мг/л або г/м³.

Концентрацію забруднень стічних вод визначають хімічними аналізами. Велике значення має рн стічних вод, особливо при процесах їхнього очищення. Оптимальним середовищем для біологічних процесів очищення є води із рн близько 7-8. Побутові стічні води має слабо лужну реакцію, виробничі - від сильнокислої досильнолужної.

Забруднення водойм характеризується наступними ознаками: поява плаваючих речовин на поверхні води й відкладення на дні осаду; зміна фізичних властивостей води, якось: прозорості й кольоровості, поява заходів і присмаків; зміна хімічного складу води (реакції, кількості органічних і мінеральних домішок, поява отруйних речовин і ін.), зменшення розчиненого у воді кисню; зміна видів і кількості бактерій і поява хвороботворних бактерій за рахунок надходження їх зі стічними водами.

Вода має надзвичайно коштовну властивість безперервного самопоновлення під впливом сонячної радіації й самоочищення. Воно полягає в перемішуванні забрудненої води з усією її масою й надалі процесі мінералізації органічних речовин і відмирання внесених бактерій. Агентами самоочищення є бактерії, гриби й водорості. Установлено, що в ході бактеріального самоочищення через 24 год залишається не більше 50% бактерій, через 96 год - 0,5%. Процес бактеріального самоочищення сильно вповільнюється взимку, так що через 150 год зберігаються ще до 20% бактерій.

Щоб забезпечити самоочищення забруднених вод, необхідно їхнє багаторазове розведення чистою водою.

Якщо ж забруднення настільки великі, що самоочищення води не відбувається, існують спеціальні методи й засоби для ліквідації забруднень, що надходять зі стічними водами.

У промисловості - це головним чином будівництво цехових і загальнозаводських споруджень по очищенню стічних вод, удосконалювання технологічного процесу виробництва й будівництво утилізаційних установок для витягу коштовних речовин зі стічних вод.

На річковому транспорті найбільше значення має боротьба із втратами нафтопродуктів при навантаженні, вивантаженні й транспортуванні на судах річкового флоту, устаткування судів ємностями для збору забруднених вод.

При лісовому сплаві основними методами боротьби із засмічуванням рік є строге дотримання технології сплаву лісу, очищення русявів рік від затонулої деревини, припинення молевого сплаву лісу на ріках, що мають рибогосподарське значення.

Список літератури

1.Воронцов А.И., Харитонова Н.З. Охорона природи. - М.: Вища школа, 1971, с. 68-108.

2.Інженерна екологія й екологічний менеджмент/Під ред. Іванова Н.И., Фадина И.М.- М.: Логос, 2003, с. 124-179.

3.Інженерна екологія/Під ред. Медведєва В.Т. - М.: Гардарики, 2002, с. 59-84.

4.Константинов В.М. Охорона природи - М.: Академія, 2000, с. 75-99.

5.Константинов В.М., Челидзе Ю.Б. Екологічні основи природокористування. - М.: Академія, 2001, с. 58-76.

6.Проблеми охорони навколишнього природного середовища й природокористування/Під ред. Буркова Н.А., Ширяева В.В.- Кіров, 1998, с. 98-118.

7.Родзевич Н.Н., Пашканг К.В. Охорона й перетворення природи. - М.: Освіта, 1986, с. 117-144.