Источники загрязнения гидросферы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Содержание

загрязнение гидросфера очистка

Введение

1. Источники загрязнения гидросферы

1.1 Загрязнение рек и водоемов

1.2 Загрязнение озер

1.3 Загрязнение морей

2. Чем опасно загрязнение гидросферы для живых организмов?

2.1 Нейротоксичное воздействие

2.2 Канцерогенный эффект

2.3 Генотоксичность загрязнителей воды

2.4 Репродуктивные нарушения

2.5 Нарушение энергообмена

2.6 Воздействие загрязнений гидросферы на флору, фауну и человека

3. Средства защиты гидросферы

3.1 Механическая очистка

3.2 Физико-химическое

3.3 Биологические методы очистки

Заключение

Список использованных источников



Введение

Вода - это одно из наиболее важных составляющих Землю веществ, от которого зависит состояние животного и растительного мира. Также это самая распространенная неорганическая составляющая живой материи. У человека вода составляет большую часть массы тела, а именно 63%, у грибов - 80%, у медуз - 98%, в растениях содержится до 95% воды. К формам замедленной жизни можно отнести семена растений, содержание воды в которых не превышает 10%. Такое же явление - ангидробиоз - наблюдается у некоторых видов беспозвоночных, которые при ужасных 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.

Именно вода играет существенную роль как в биологических процессах, так и в климатических. Вода является одним из универсальных растворителей 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 долго 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 биологической жизни в водоемах, замерзающих в зимнее время. Так как лед легче воды (его плотность ниже), он находится 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 существовать и сохранять жизнь.

Цель данного реферата заключается в описании средств защиты гидросферы от опасностей техносферы.

Задачи реферата заключаются в доказательстве значимости гидросферы, описании источников её загрязнения и видов защиты.



1. Источники загрязнения гидросферы

Загрязнение вод проявляется во многом 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 и грязных вод.

Различают загрязнители гидросферы по трём аспектам, а именно по природе: минеральные (около 42%), органические (около 58%), биологические (бактериальные); по объекту: промышленные, хозяйственно-бытовые, фекальные; по растворимости: нерастворимые, растворимые и т.п.

К минеральным загрязнителям относят песок, глину, шлак, соли, кислоты, щелочи, минеральные масла и т. п., содержащиеся в сливных водах металлургической и машиностроительной промышленности, отходах нефтяной и перерабатывающей промышленности.

Органические загрязнители по происхождению делят на растительные: трава, растительные и пищевые остатки, бумага, нефтепродукты; животные: загрязнения животноводческих ферм, выделения животных, стоки боен скота, кожевенных заводов, биофабрик.

Источники загрязнения гидросферы -- это объект или субъект, вносящий в воду загрязняющие вещества, а также микроорганизмы или теплоту. Ими являются атмосферные и талые воды городов, бытовые и промышленные сточные воды, животноводческие стоки и грунтовые воды, загрязненные удобрениями и пестицидами. Ежегодно в водоемы сбрасывается около 30 млрд. м³ неочищенных, грязных вод. Основная причина загрязнения морских вод -- нефтяные разливы. Загрязнение водных систем более опасно, чем загрязнение атмосферы, из-за того, что процессы очищения воды протекают значительно медленнее.



1.1 Загрязнение рек и водоемов

Реки и водоемы загрязняются сточными водами промышленных и коммунальных хозяйств; водами шахт, рудников, нефтепромыслов; атмосферными загрязненными осадками; сбросами транспорта; продуктами сельскохозяйственной деятельности и обработки технических культур; отходами производств; отходами древесины при заготовке и сплаве леса. К загрязнителям также относятся: поверхностно-активные вещества, синтетические моющие средства, пестициды и другие химические соединения, фекальные спуски и т. д.

Во многих густонаселенных территориях интенсивно загрязняются реки. Воду из таких рек не только пить нельзя, но и купаться в ней тоже не допускается. Нил -- древняя река человечества, за год принимает в себя около 100 млн. м³ ядовитых отходов и вредных веществ. В индии с 1940 по 1950 г. Фекальные инфекции от загрязненных вод привели к смерти около 27 млн. чел. Рейн превращен в сточный водоём Европы. Лишь один промышленный гигант «Байор» сбрасывает в него ежегодно до 3000 т отравленных веществ. В Майн ядовитые сливы в количествах более 800 т поставляет известная фирма «Фарбверх Хехст». В крупнейшую реку европейской России Волгу поступает около 25 км³/год сточных вод при потоке воды у Волгограда в 240 км³/год. Разбавление стоков на данный период составляет менее 1/10, тогда как по нормам оно должно составлять от 1/20 до 1/30.

1.2 Загрязнение озер

Пример тому -- Аральское море-озеро, которое умирает из-за уменьшения поступления воды в связи с постройкой каракумского канала и роста расхода воды таких рек, как Амударьи и Сырдарьи на полив. Одним из великих озер Америки является озеро Эри, которое превращается в сточный водоем, в который ежегодно сбрасывается 6 тыс. м³ сточных вод и до 40 млн м³ промышленных сливов. Загрязняются, преимущественно стоками целлюлозных комбинатов, озеро Ладога и чистейшее озеро мира -- Байкал.

Загрязняются и опустошаются подземные запасы вод. Даже ледники загрязняются при выпадении осадков. Во льдах Гренландии содержание свинца в 1969 г. в сравнении с 1953 г. повысилось в 20 раз и превышает естественный уровень чистых льдов в 500 раз.

1.3 Загрязнение морей

Загрязнение морей происходит: благодаря промышленной, сельскохозяйственной и бытовой деятельности людей, которая приводит к загрязнению рек, впадающих в моря; из-за непосредственных сбросов в моря отходов и грязных стоков; из-за разлива нефти из танкеров при их крушении. Некоторые из сбросов удобряют прибрежные части морей и океанов, создавая обилие фитопланктона, рост сине-зеленых водорослей и, как следствие, заполнение ими огромного количества акваторий и гибели других живых организмов моря. Сейчас это дошло до такой степени, что море, несмотря на значительные резервные функции самоочищения, уже не способно восстановить свои природные качества, если ему не помочь. В первую очередь это касается внутренних водоемов: Каспийского, Средиземного, Балтийского, Красного, Аральского и других морей. По заключению ж.-и. Кусто, без неотложных мер по восстановлению вод средиземного моря оно станет мертвым всего через 40 лет.

На первом месте среди загрязнителей моря находится нефть. Так, авария на скважине у Санта-Барбары в Калифорнии в 1969 г. Сопровождалась суточным сбросом в море до 100 тыс. л нефти. Авария супертанкера «Торри-Карион» у южной оконечности Англии привела к загрязнению моря более 17 тыс. т нефти. И этих примеров целое множество. Из-за разливов нефти первичная продукция моря только за последние 25 лет уменьшилась на 15-25%. Другими загрязнителями морских вод являются пестициды, отходы металлургических и химических производств, особенно содержащие три тяжелых металла: ртуть, медь свинец. Так, в морскую среду ежегодно попадает около 5 тыс. т ртути.



2. Чем опасно загрязнение гидросферы для живых организмов?

Результаты загрязнения гидросферы невозможно недооценить. Воздействие загрязнения представляет собой огромную опасность и его последствия на организмы разделяют на 5 аспектов:

Нейротоксичными;

Канцерогенными;

Генотоксичное;

Ведут к сбою репродуктивной функции;

Нарушают энергообмен.

2.1 Нейротоксичное воздействие

Отравление организма тяжелыми металлами вредит в первую очередь нервной системе животного. Как следствие - неадекватное поведение, психические и нервные расстройства. Которые могут привести к необъяснимой агрессии, суициду животных. Известны примеры массовых выбросов на берег дельфинов, китов.

2.2 Канцерогенный эффект

Существование любого живого организма невозможно без воды. Употребление грязной воды может стать причиной развития опасной болезни, а именно раковой опухоли в организме. Из-за воздействия токсинов здоровые клетки перерождаются в злокачественные.



2.3 Генотоксичность загрязнителей воды

Генотоксичность - поломки в структуре ДНК, появившиеся под воздействием отравляющих веществ загрязнителей. Мутация генов может передаваться по наследству будущим поколениям.

2.4 Репродуктивные нарушения

Вследствие изменения свойств воды в водоемах загрязнители могут привести к гибели целых видов и популяций живых организмов. Под воздействием токсичных веществ они могут потерять способность к размножению. Репродуктивные функции будут потеряны.

2.5 Нарушение энергообмена

В некоторых случаях загрязнение воды может привести к неспособности организма вырабатывать энергию за счет угнетения митохондрий клеток. Последствия этих изменений приводят к замедлению жизненных процессов в организме его обитателей, вплоть до полной остановки и, как следствие, летального исхода.

2.6 Воздействие загрязнений гидросферы на флору, фауну и человека

Кислотные дожди, которые производятся продуктами сгорания природных углей и нефтяных продуктов, убивают растительность, портят качество грунтовых вод. Рекордное повышение кислотности воды до рн 2,4 было зафиксировано в шотландском городе Питлохри. На севере Скандинавии образовались «кислотные» озера. В Австрии в 1983 г. было подвержено заболеванию 200 тыс. га лесных массивов. Гибель леса приводит к эрозии горных склонов, возрастает опасность лавин и обвалов. Леса становятся каменистой пустошью.

От сбросов неочищенных вод в водоемы гибнет рыба и водная растительность. Постоянное употребление человеком воды, содержащей концентрации вредных примесей больше пдк в несколько раз, приводит к хроническим заболеваниям кожи, желудка, печени. При большом превышении пдк возможны отравления и смерть. Появление в воде болезнетворных микроорганизмов может вызвать эпидемию, например, холеры.

Особую опасность для живых организмов представляет загрязнение морей и прибрежной зоны при разливе нефти из потерпевших крушение танкеров (около 10 млн. т/год), при авариях на морских буровых платформах, при промывке танкеров (около 2 млн т/год). Обычно такие аварии вызывают экологическую катастрофу в местах попадания нефти в воду, поскольку нефть и нефтепродукты оказывают вредное воздействие на многие живые организмы, в первую очередь на исходный продукт питания большинства морских организмов -- планктон.



3. Средства защиты гидросферы

Методы и технологическое оборудование для очистки гидросферы можно выбрать, зная виды примесей, а также допустимые концентрации этих примесей в очищенных сточных водах. В соответствии с видами процессов, реализуемых при очистке, существуют механические, физико-химические и биологические методы очистки.

3.1 Механическая очистка

Механическая очистка - процеживание, отстаивание, обработка в поле действия центробежных сил и фильтрование. Процеживание производят в решетках и волокноуловителях с перфорированными дисками в виде движущихся сеток с нанесенным слоем волокнистой массы. Песколовки используют для очистки вод от частиц металла и песка размером более 0,25 мм. Отстойники используют для очистки сточных вод от механических частиц размером более 0,1 мм, а также от частиц нефтепродуктов.

Водоочистное оборудование выпускается промышленностью. Расчет аппаратов выполняется в соответствии с требованиями СНИПОВ.

Для процеживания используются такие типы решеток: вертикальные рммв-1000; наклонная МГТ; комбинированные решетки-дробилки типа рд-200; подвижные металлические сетки с ячейками 0,5ґ0,8 мм, натянутые на вращающийся барабан. Конструкция барабанной сетки аналогична микрофильтрам. Барабанные сетки используют для предварительной очистки стоков с полидисперсными примесями.

Для задерживания волокнистых примесей используют волокноуловители различных типов, к примеру типа шу-3; «ВАКО» или БСФ (барабанный сетчатый фильтр). Все они работают по принципу фильтрации стоков через сетку с фильтрующим подслоем. Причем иногда в качестве фильтра используются волокнистые примеси, содержащиеся в сточных водах.

Влажность снимаемых с фильтров осадков составляет 94-97 %. Эффективность очистки 80-90 %. Производительность в зависимости от типа составляет, например, для волокноуловителя типа шу-3 примерно 120-140 м³ /ч.

Более высокий эффект очистки сточных вод методом процеживания или фильтрации достигается после предварительной коагуляции или флотации примесей, содержащихся в стоках. В качестве коагулянта широко используют глинозем в количестве до 100 г (в пересчете на восемнадцативодный сульфат алюминия) на 1 м³ обрабатываемой сточной воды.

Одним из наиболее распространенных способов разделения суспензий является отстаивание. Например, отстаивание осуществляют в отстойниках, которые различаются по назначению, режиму работы и направлению основного потока сточных вод.

По назначению отстойники делятся на первичные и вторичные. Первичные устанавливают в начале технологической схемы очистки сточных вод за песколовками, а вторичные - в конце схемы, например, для удаления биопленки после биофильтров или активного ила после аэротенков.

По режиму работы различают отстойники периодического (контактного) или непрерывного действия.

3.2 Физико-химическое

Физико-химические методы очистки используют для очистки от растворенных примесей и от взвешенных веществ.

Для обессоливания воды используют дистилляторы мощностью от 15 до 40 тыс. М³/сут. Основной их недостаток - большой расход энергии. Весьма перспективными для удаления неорганических примесей из водных растворов являются установки вымораживания, а также электродиализа и обратного осмоса. Электродиализ основан на направленном переносе ионов диссоциированных солей в поле постоянного тока через селективные мембраны из натуральных или синтетических материалов. Метод позволяет разделять не только сточные воды на обессоленную чистую воду и концентрированный раствор солей, но и раствор солей на кислоты, щелочи и другие вещества, образующиеся в результате электролиза. Мощность установок, как правило, составляет 150-250 м³/сут, но выпускают и аппараты производительностью 20 и даже 400 м³/сут.

Установки обратного осмоса (гиперфильтрации) просты в изготовлении, монтаже и эксплуатации, имеют малые габариты и, соответственно, малые энергозатраты. Гиперфильтрация - это процесс разделения водных растворов их фильтрацией через полупроницаемые мембраны под давлением много выше осмотического.

Ионообменные аппараты используются для получения высоко-чистой воды для электронной, химической и других отраслей промышленности, а также для АЭС и ТЭС с паровыми котлами высокого, сверхвысокого и критического давления. Основной их недостаток - большой расход воды на регенерацию ионообменных фильтров (до 60 % от номинальной производительности), а также необходимость предварительной очистки от органических веществ.

Адсорберы применяются для адсорбционной очистки воды от токсичных веществ. Адсорбентом может быть, например, активированный уголь. Установка работает в непрерывном режиме. Основная часть установки - реактор кипящего слоя в котором происходит адсорбция токсичных и взвешенных веществ на адсорбенте. В качестве адсорбента можно использовать и твердые восстановители. Производительность реактора 3600 м³/ч, диаметр входной ступени около 2,3 м; диаметр разделительной ступени около 5 м. Очищенная вода поступает на водоснабжение, насыщенный адсорбент - на регенерацию. В процессе можно использовать растворимые в воде восстановители.

Коагуляционные установки представляют собой отстойники, в которые подается (дозируется) коагулянт или флокулянт. В качестве коагулянтов используют гидраты солей: сульфаты или хлориды алюминия, железа, магния, а также известь. Флокулянты, как правило, высокомолекулярные органические вещества неионогенного или ионогенного характера. Неионогенные - полимеры, содержащие окси- и/или кетогруппы (крахмал, оксиэтилцеллюлоза, поливиниловый спирт, полиакрилонитрил и др.) Анионные флокулянты содержат кислотные функциональные группы или их натриевые (калиевые) соли, например, активная кремниевая кислота, полиакрилат натрия, альгинат натрия, лигносульфонаты и др. Катионные флокулянты содержат аминогруппы (полиэтиленамин, сополимеры винилпиридина и др.) Амфотерные флокулянты - это полимеры, в молекулах которых одновременно содержатся анионные и катионные группы, например, белки, полиакриламид и др. Широко применяются электрокоагуляторы. Компактность установок, отсутствие реагентного и складского хозяйства, простота обслуживания являются достоинством метода электрохимической коагуляции. Однако энергетические затраты, расход металла электродов, а также нагревание обрабатываемой воды ограничивают применение этого метода очистки сточных вод. Сточная вода, содержащая эмульгированные частицы загрязнений (нефть, жиры, нефтепродукты), поступает в электрокоагулятор и пропускается через систему плоских электродов, установленных на расстоянии 10 мм друг от друга. Концентрация жира и взвешенных веществ на входе составляет 0,3-7,5 и 0,5-8,0 мг/л, соответственно. Напряжение на электролизере 10-18 в, плотность постоянного тока на электродах составляют 0,6 а/дм². Пропускная способность электрокоагулятора около 3 м³/ч на 1 м² электродов одного полюса, время обработки стока в межэлектродном пространстве 15-30 с.

Флотационные установки могут состоять из одной или двух камер. В однокамерных установках в одном и том же отделении происходит одновременно насыщение стоков пузырьками воздуха и всплывание флотирующихся загрязнений. Двухкамерная установка состоит из приемного и отстойного отделений. В первом происходит образование пузырьков воздуха и агрегатов «пузырек - частица», а во втором - всплывание пены (шлама) и осветление воды. По принципу насыщения жидкости пузырьками воздуха определенной крупности и способу их образования флотационные установки классифицируют:

1) вакуумные, напорные, эрлифтные, в которых происходит флотация с выделением воздуха из раствора;

2) импеллерные, безнапорные и пневматические, в которых используют механическое диспергирование воздуха;

3) с подачей воздуха через пористые материалы;

4) электрофлотационные;

5) установки биологической и химической флотации.

Экстракция целесообразна при концентрации органических загрязнений не менее 2 г/л. При этом возникает проблема утилизации экстрагента.

Термоокислительные методы обезвреживания сточных вод подразделяют на парофазное, жидкофазное и парофазное каталитическое окисление. Печи для сжигания сточных вод требуют больших энергетических затрат для полного окисления органических загрязнений, содержащихся в сточных водах. При неполном окислении возможно образование диоксинов.

Магнитная обработка стоков находит применение в системах оборотного водоснабжения для предупреждения образования накипи в теплообменных аппаратах.

Озонаторы и хлораторы используют как для окисления органических загрязнений, содержащихся в стоках, так и для их обеззараживания. В присутствии хлоридов натрия иногда целесообразно использовать для этих целей электролизеры различных типов.

Для очистки сточных вод в промышленных условиях разработан комплекс (модули) очистных аппаратов полного заводского изготовления: механизированные решетки, первичные отстойники, аэрируемые жироловки, флотаторы, сатураторы, комбинированные установки реагентной флотоседиментации, напорные патронные фильтры, уплотнители-декантаторышламов и отходов, водо-воздушные эжекторы, специальные игольчатые вентили, комплекс оборудования и устройств по хранению, приготовлению и дозированию растворов реагентов, обратноосмотические (мембранные) установки различной производительности и т.д. Работу очистных комплексов обеспечивают по заданному алгоритму средства автоматизации в соответствии с данными контрольно-измерительных приборов и требованиями оптимальных технологических режимов.

Для интенсификации очистки сточных вод используют дисковые вращающиеся биофильтры, флотационные установки, гальвано-коагуляторы, гиперфильтрационные установки и др. Эффективность работы аппаратов очистки сточных вод зависит от природы и концентрации загрязнений, а также конструктивных особенностей аппаратов.

3.3 Биологические методы очистки

Биологическая очистка водоемов состоит из комплекса мероприятий, которые предусматривают удаление растворенных элементов, во время которых задействуют простейшие бактерии. При применении людьми, вода питается органическими элементами, которые после растворения представляют угрозу для природы.

Биологическая очистка сточных вод состоит из ряда мероприятий, которые предусматривают удаление растворенных элементов, во время которых задействуют простейшие бактерии. При применении людьми, вода насыщается органическими элементами, которые после растворения представляют угрозу для природы.

Биоочистка сточных вод используется в комплексе с другими методами очистки. Микроорганизмы влияют на незначительное количество органических примесей. Только убрав сначала неорганические добавки, а потом органику биологическим путем можно добиться 100% очищения стоков.

Биологический метод подразумевает использование определенных программ очищения.

Беря во внимание принципы работы биоочистки, проводится закупка оборудования.

Основные методики очищения:

Каналы циркуляционного окисления;

Биоплато;

Аэротенки;

Биореактивы;

Фильтрующие колодцы;

Поля фильтрации;

Метантенки;

Биофильтры;

Песчано-гравийные фильтры.

Для естественной и искусственной очистки применяют разные методики.

Биоочистка сейчас самый популярный, недорогой и эффективный способ очищения стоков от органики. По сравнению с другими методами является химически безопасным. На результат будет влиять размер частиц ила, поэтому его необходимо постоянно менять, чтоб не снижалась концентрация гетеротрофных микроорганизмов.

К сожалению, как самостоятельный метод не используется. Необходим целый комплекс очистки для достижения максимального очищения и удаления примесей.



Заключение

Я достигла поставленной цели, описала виды защиты гидросферы и техносферы. Также я достигла и задач, которые заключаются в доказательстве и донесении до людей важности воды. Вода является одним из самых главных элементов нашей жизни и без неё мы не проживем, но к сожалению на данный период вода загрязняется с бешенным темпом. Если мы так и будем дальше загрязнять окружающий мир и гидросферу, то в скором будущем всё живое на земле вымрет.



Список использованных источников

1. Icolog. Гидросфера [электронный ресурс] / Icolog // URL: http://icolog.ru/gidrosfera/index5.htm.

2. Мурадова, Е.О. Средства защиты гидросферы [электронный ресурс] / Мурадова, Е.О. // URL: https://litresp.ru/chitat/ru/%D0%9C/muradova-elena-olegovna/bezopasnostj-zhiznedeyateljnosti-shpargalka/41.

3. Пестов, С. Защита гидросферы [электронный ресурс] / Пестов, С. // URL: https://www.edu.severodvinsk.ru/after_school/obl_www/2013/work/pestov/hydrosphere_protection.html.

4. Утилизация и переработка мусора. Методы очистки сточных вод: механические, химические, биологические [электронный ресурс] / Утилизация и переработка мусора. // URL: https://bezotxodov.ru/jekologija/ochistka-stochnyh-vod (Дата обращения: 26.01.2019).

5. Утилизация и переработка мусора. Что относится к химическим источникам загрязнения гидросферы? [электронный ресурс] / Утилизация и переработка мусора. // URL: https://bezotxodov.ru/zagrjaznenenija/himicheskoe-zagrjaznenie-gidrosfery#i-12 (Дата обращения: 04.02.2019).

6. Экологический портал. Загрязнение гидросферы [электронный ресурс] / Экологический портал. // URL: https://www.aboutecology.ru/zagryaznenie_prirodnoy_sredyi/biosfera_i_chelovek/zagryaznenie_gidrosferyi.html.

Размещено на Allbest.ru