Лекция 9 Тема: Загрязнение водных ресурсов и его последствия. Охрана гидросферы от загрязнения

Роль климатических факторов в загрязнении атмосферы.

Охрана атмосферы от загрязнения.

Критерии качества атмосферного воздуха. В большинстве стран критерий качества воздушного бассейна – предельно допустимая концентрация (ПДК) загрязняющего вещества для атмосферного воздуха населенных мест, определяемая количеством вещества, находящегося в 1м³ воздуха, которое не оказывает вредного влияния на здоровье людей, постоянно его вдыхающих.

Существуют также максимально разовая (ПДК_м.р. ) и среднесуточная (ПДК _с.с.) предельно допустимые концентрации.

.................

ПДК_м.р. (период осреднения 20 мин) берется для определения опасности загрязнения атмосферы j:

j = C_i / ПДК_{i м.р.} ,

где C_i - фактическая концентрация ЗВ в приземном слое атмосферы (до 2 м над поверхностью земли), замеренная или рассчитанная, мг/м³,

ПДК_{i м.р.} - максимально разовая предельно допустимая концентрация i-го вещества, мг/м³.

При j ³ 1 опасность загрязнения существует.

По степени воздействия на человеческий организм ЗВ подразделяются на 4 класса:

I – чрезвычайно опасные (ПДК _в.р.з. < 0,1 мг/м³),

II – высокоопасные (ПДК _в.р.з. = 0,1- 1,0 мг/м³),

III – умеренно опасные (ПДК _в.р.з.= 1 – 10 мг/м³),

IV – малоопасные (ПДК _в.р.з. > 10 мг/м³).

Загрязняющие вещества могут быть взаимно индифферентными, или потенцировать (усиливать) действие друг друга (т.н. эффект суммации). При совместном присутствии в атмосфере нескольких веществ, обладающих эффектом суммации, опасность загрязнения определяется по формуле:

j = C₁ / ПДК_{1 м.р.} + C₂/ ПДК_{2 м.р.} +... + C_i / ПДК_{i м.р.}

где С₁, С₂ ,..., C_i - фактическая концентрация загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы (до 2 м над поверхностью земли), замеренная или рассчитанная, мг/м³,

ПДК_{1 м.р.}, ПДК_{2 м.р.},..., ПДК_{i м.р.} - максимально разовые предельно допустимые концентрации для этих веществ, мг/м³.

При j ³ 1 опасность загрязнения существует (при j ³ 0,8 для рекреационных объектов).

Эффектом суммации, например, обладают такие группы ЗВ:

- сернистый газ и диоксид азота,

- сернистый газ и фтороводород,

- сернистый газ и сероводород,

- серный и сернистый ангидрид, оксиды азота, аммиак,

- фурфурол, метанол и этанол,

- ацетон и фенол,

- ацетальдегид и винилацетат и т.д.

ПДК установлены для более чем 750 веществ. Запрещаетсся выбрасывать в атмосферу вещества, ПДК для которых не установлены.

Существование биосферы и человека всегда было основано на использовании воды. Человечество постоянно стремилось к увеличению водопотребления, оказывая на гидросферу огромное многообразное давление.

Проблема обеспечения человечества пресной водой сейчас очень обострилась, поскольку существующих ресурсов пресной воды во многих странах недостаточно для удовлетворения нужд потебителей не только в перспективе, но и в настоящее время. Все отрасли хозяйства в отношении к водным ресурсам делятся на две группы: водопотребители и водопользователи.

Потребители забирают воду из источника, используют ее для производства промышленной или сельскохозяйственной продукции, а затем возвращают, но уже в другом месте, в меньшем количестве и другого качества.

Пользователи воду из источника не забирют, а используют ее как среду (водный транспорт, рыбоводство, спорт ит.д.) или как источник энергии (ГЭС). Причем они также могут изменять качество воды (например, загрязнение воды водным транспортом).Промышленность использует около 20% общего уровня пресной воды и ее использования. Количество воды, используемое предприятием, зависит от типа выпускаемой продукции, технологии производственного процесса, системы водоснабжения (прямоточной или оборотной), климатических условий и т.д.

В случае прямоточной системы водоснабжения вода из водного источника подается на промышленный объект, используется в процессе производства продукции, затем поступает на очистные сооружения и после соответствующей очистки сбрасывается в водоток или водоем. При такой системе используется большое количество воды, но доля необоротного водоснабжения невелика.

При оборотной системы водоснабжения отработанная вода после соответствующей очистки не сбрасывается в водоем, а многоразово используется в процессе производства. Затраты воды при этом намного ниже.

Для оценки промышленного водопотребления используется термин водоемкость производства (количество воды (м³), необходимое для производства на единицу (1 т, 1 кВт и т.д.) продукции. Крупнейшим потребителем воды в промышленности является атомная энергетика – АЭС потребляют в среднем вдвое больше воды на 1 кВт произведенной электроэнергии, чем ТЭС. Сельское хозяйство является основным потребителем пресной воды (70% всего ее использования). Потери воды в процессе орошения (за счет испарения) достигают 20 – 60% водозабора. Водоснабжение населения удовлетворяет потребности в питьевой воде и коммунально-бытовые нужды. Существует понятие удельное водопотребление, т.е. суточный объем воды в литрах, необходимый для удовлетворения всех нужд одного жителя города или села. В городах оно выше и в значительной мере зависит от степени благоустроенности (наличия водопровода, канализации, центрального водяного отопления ит.п.).

Под загрязнением водоемов понимают снижение их биосферных функций и экологического значения в результате поступления в них вредных веществ. Проявляется загрязнение вод в изменении физических и органолептических свойств (снижение прозрачности, изменение окраски, запаха, вкуса), увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжелых металлов, сокращения растворенного в воде кислорода, появлении радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и других загрязнителей.

Главные источники загрязнения вод. Основной причиной загрязнения водных ресурсов является антропогенное загрязнение. Основными его источниками служат:

- сточные воды промышленных предприятий;

- сточные воды коммунального хозяйства городов и других населенных пунктов;

- стоки систем орошения, поверхностные стоки с полей и других сельскохозяйственных объектов;

- атмосферные выпадения загрязнителей на поверхность водоемов и водосборных бассейнов, а также неорганизованный сток воды осадков (ливневые стоки, талые воды) загрязняет водоемы техногенными терраполлютантами, смытыми с поверхности почвы.

Основные виды загрязнения вод. Установлено, что более 400 видов веществ могут вызвать загрязнение вод. В случае превышения допустимой нормы хотя бы по одному из трех показателей вредности: санитарно-токсикологическому, общесанитарному или органолептическому, вода считется загрязненной.

Различают химическое, физическое и биологическое загрязнение. Химическое загрязнение – наиболее часто встречающееся, стойкое и далеко распространяющееся. Оно может быть органическим (фенолы, нефть и нефтепродукты, поверхностно-активные вещества (ПАВ), пестициды), и неорганическим (соли, кислоты, щелочи, металлы и их соединения). Большинство из них являются токсичными (мышьяк, соединения ртути, свинца, кадмия и др.). При осаждении на дно водоемов или при фильтрации в пласте вредные химические вещестива сорбируются частицами пород, окисляются и восстанавливаются, выпадают в осадок, но, как правило, полного самоочищения не происходит. Очаг химического загрязнения подземных вод в сильно проницаемых грунтах может распространяться до 10 км и более. В пищевых цепях поглощенные планктоном загрязняющие вещества (ЗВ) концентрируются согласно закону пирамиды масс (энегрий), на каждом последующем уровне, т.е. в рыбе, которая питается этим планктоном, концентрация ЗВ превышает в десять раз содержание его в планктоне и т.д. Так как цепи питания в водоемах насчитывают 4 – 6 звеньев, то в результате в тканях хищных рыб (щука, судак) концентрация токсичных веществ может в тысячи раз превышать ее концентрацию в воде, что опасно для птиц, прочих животных и людей. Например, было установлено, что содержание ртути в балтийской треске кое-где достигает 800 мгкг массы, т.е. съев пять – восемь таких рыбин, человек получает столько ртути, сколько ее в медицинском термометре.

Бактериальное загрязнение выражается в появлении в воде патогенных бактерий, вирусов (до 700 видов), простейших, грибов и т.д. Носит временный характер.

Радиоактивное загрязнение создается радиоактивными элементами; особенно вредны «долгоживущие» радиоактивные элементы, обладающие повышенной способностью к передвижению в воде: стронций-90, уран, радий-226, цезий и т.д. Попадают в поверхностные водоемы при сбрасывании в них радиоактивных отходов, захоронении отходов на дне и т.д. В подземные воды уран, стронций и др. элементы попадают как в результате выпадения их на поверхность земли в виде радиоактивных продуктов и отходов и последующего просачивания вглубь земли вместе с атмосферными осадками, так и в результате взаимодействия подземных вод с радиоактивными горными породами.

Механическое загрязнение характеризуется попаданием в воду различных механических примесей (песок, шлам, ил и др.), которые в значительной мере ухудшают органолептические показатели качества вод. Засорение промышленными и бытовыми твердыми отходами, остатками лесосплава и т.п. ухудшает качество вод, отрицательно влияют на среду обитания гидробионтов и на состояние экосистем.

Тепловое загрязнение вод связано с повышением температуры вод в результате их смешивания с более нагретыми поверхностными или технологическими водами. При повышении температуры происходит изменение газового и химического состава в водах, что ведет к размножению анаэробных бактерий, росту числа одних гидробионтов и гибели других, выделению ядовитых газов – сероводорода, метана.

Экологические последствия загрязнения гидросферы.

Пресноводные экосистемы. Под влиянием загрязнения в пресноводных водоемах наблюдается снижение устойсивости экосистем вследствие нарушения пищевых связей, микробиологического загрязнения, антропогенной эвтрофикации (резкому повышению биопродуктивностии массовому размножению фитопланктона, в первую очередь неприхотливых сине-зеленых водорослей. «Цветение» воды и постепенное отмирание массы водорослей приводит к расходованию всех запасов кислорода и «умиранию» водоема. Причем эвтрофикация вызывается не ядовитыми ЗВ, а вполне безвредными добавками – частицами почвы и удобрениями).

ЛИТЕРАТУРА

ОСНОВНАЯ:

1. Гарин В.М., Кленова И.А., Колесников В.И. Экология для технических вузов. Ростов н/д: Феникс, 2001.- 384 с.

2. Петров К.М. Общая экология: взаимодействие общества и природы: Учеб. пособие для вузов. СПб.: Химия, 1997. – 352 с.

3. Николайкин Н.И. и др. Экология. – М.: Дрофа 2004. – 422 с.

4. Бродский краткий курс общей экологии: Учеб пособие – СПб.: ДЕАН, 2000.- 224 с.

5. Одум Ю. Экология. Т1-2. – М.: Мир, 1986. – 128, 376 с.

6. Реймерс Н.Ф. Экология. Теория, законы, правила, принципы и гипотезы. М.: Мир 1994. 350 с.

7. Стадницкий Г.В. Экология: Учеб. пособие для вузов – СПб.: Химия, 2002. – 346 с.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ:

1. Горшков В.Г. Физические и биологические основы устойчивости жизни – М.: 1995. – 470 с.

2. Ревелль П., Ревелль Ч. Среда нашего обитания: 4-х книгах. Кн. 1. Народонаселение и пищевые ресурсы: Пер. с англ. – М.: Мир, 1994.- 340 с.

3. Сытник К.М. и др. Словарь – справочник по экологии – Киев: Наукова думка. 1994. – 665 с.

4. Окружающая среда: Энциклопедический словарь-справочник /Пер. с нем. – М.: Прогресс, 1993. – 640 с.

Дата добавления: 2014-01-20