Лекция 11

Вопрос 44. Способы очистки сточной воды.

1. Способы очистки сточных вод.

2. Механическая очистка.

3. Химическая и физико-химическая очистка.

4. Биологическая очистка.

5. Новые методы очистки сточных вод.

1. Существуют различные способы очистки сточных вод:

• механический;

• физико-химический;

• химический;

• биологический.

1. В зависимости от степени вредности и характера загрязнений очистка сточных вод может производиться каким-либо одним способом или комплексом методов. В процессе очистки преду­сматривают обработку осадка и обеззараживание сточных вод перед сбросом их в водоем.

2. При механической очистке из производственных сточных вод путем процеживания, отстаивания и фильтрования удаляется до 90% нерастворимых механических примесей различной сте­пени дисперсности (песок, глинистые частицы, окалина и др.), а из бытовых сточных вод — до 60%. Для этих целей применя­ют решетки, песколовки, песчаные фильтры, отстойники раз­личных типов. Вещества, плавающие на поверхности сточных вод (нефть, смолы, масла, жиры, полимеры и др.), задержива­ют нефте- и маслоловушками и другого вида уловителями либо выжигают.

3. Химические и физико-химические методы очистки наиболее эф­фективны для очистки производственных сточных вод.

К основным химическим способам относят нейтрализацию и окис­ление. В первом случае для нейтрализации кислот и щелочей, в сточные воды вводят специальные реагенты (известь, каль­цинированную соду, аммиак), во втором — различные окисли­тели. С их помощью сточные воды освобождаются от токсич­ных и других компонентов.

При физико-химической очистке используются:

• коагуляция — введение в сточные воды коагулянтов (солей ам­мония, железа, меди, шламовых отходов и пр.) для образова­ния хлопьевидных осадков, которые затем легко удаляются;

• сорбция — способность некоторых веществ (бентонитовых глин, активированного угля, цеолитов, силикагеля, торфа и др.) по­глощать загрязнение. Методом сорбции возможны извлечение из сточных вод ценных растворимых веществ и последующая их утилизация;

• флотация — пропуск через сточные воды воздуха. Газовые пу­зырьки захватывают при движении вверх поверхностно-актив­ные вещества, нефть, масла, другие загрязнения и образуют на поверхности воды легко удаляемый пенообразный слой.

4. Для очистки коммунально-бытовых сточных вод и промстоков целлюлозно-бумажных, нефтеперерабатывающих, пищевых предприятий широко используют биологический (биохимиче­ский) метод. Он основан на способности искусственно вселяемых микроорганизмов использовать для своего развития органиче­ские и некоторые неорганические соединения, содержащиеся в сточных водах (сероводород, аммиак, нитриты, сульфиды и т. д.). Очистку ведут с помощью:

• естественных методов (полей орошения, полей фильтрации, биологических прудов и др.);

• искусственных методов (аэротенков, метатенков, биофильтров, циркуляционных окислительных каналов).

Осветленная часть сточных вод очищается в аэротенках — спе­циальных закрытых резервуарах, по которым медленно про­пускают стоки, обогащенные кислородом и смешанные с ак­тивным илом. Активный ил представляет собой совокупность гетеротрофных микроорганизмов и мелких беспозвоночных жи­вотных (плесени, дрожжей, водных грибов, коловраток и др.), а также твердого субстрата. Важно правильно подбирать тем­пературу, рН, добавки, условия перемешивания, окислитель (кислород), чтобы в максимальной степени способствовать ин­тенсификации гидробиоценоза, составляющего активный ил.

После вторичного отстаивания сточные воды обеззараживают (дезинфицируют) с помощью соединений хлора или других сильных окислителей. При этом способе (хлорировании) унич­тожаются патогенные бактерии, вирусы, болезнетворные мик­роорганизмы. В системах очистки сточных вод биологический (биохимический) метод является завершающим, и после его применения сточные воды можно использовать в оборотном (многократном) водоснабжении либо сбрасывать вповерхност­ные водоемы.

5. В последние годы активно разрабатываются новые эффектив­ные методы, способствующие экологизации процессов очистки сточных вод:

• электрохимические методы, основанные на процессах анодного окисления и катодного восстановления, электрокоагуляции и электрофлотации;

• мембранные процессы очистки (ультрафильтры, электродиализ и др.);

• магнитная обработка, позволяющая улучшить флотацию взве­шенных частиц;

• радиационная очистка воды, позволяющая в кратчайшие сроки подвергнуть загрязняющие вещества окислению, коагуляции и разложению;

• озонирование, при котором в сточных водах не образуется ве­ществ, отрицательно воздействующих на естественные биохи­мические процессы.

После осветления сточных вод образуется осадок, который сбра­живают в железобетонных резервуарах (метатенках), а затем удаляют на иловые площадки для подсушивания. Подсушенный осадок обычно используется как удобрение. Однако в послед­ние годы в сточных водах стали обнаруживаться многие вред­ные вещества (тяжелые металлы и др.), что исключает такой способ утилизации осадков.

Вопрос 45. Экологические последствия загрязнения природных вод

1. Влияние загрязняющих веществ в пресноводных экосистемах.

2. Антропогенная эвтрофикация природных вод.

3. Истощение поверхностных вод.

4. Изъятие большого количества воды из водных объектов.

5. Водохранилища.

1. Загрязнение водных экосистем представляет огромную опас­ность для всех живых организмов и, в частности, для человека.

Установлено, что под влиянием загрязняющих веществ в пресно­водных экосистемах отмечается падение их устойчивости всле­дствие нарушения пищевой пирамиды иломки сигнальных связей в биоценозе, микробиологического загрязнения, эвтрофирования идругих крайне неблагоприятных процессов; снижаются темпы роста гидробионтов, их плодовитость, а в ряде случаев приво­дят к их гибели.

2. Антропогенная эвтрофикация связана 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. В современных условиях эвтрофикация водоемов протекает в значительно ме­нее продолжительные сроки — несколько десятилетий и менее.

Антропогенное эвтрофирование весьма отрицательно влияет на пресноводные экосистемы, приводя к перестройке структуры трофических связей гидробионтов, резкому возрастанию био­массы фитопланктона благодаря массовому размножению сине-зеленых водорослей, вызывающих цветение воды, ухудшающих ее качество и условия жизни гидробионтов (к тому же выде­ляющих опасные не только для гидробионтов, но и для чело­века токсины).

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. Помимо избытка биогенных веществ, на пресно­водные экосистемы губительное воздействие оказывают идругие загрязняющие вещества: тяжелые металлы (свинец, кадмий, никель и др.), фенолы, нефтепродукты и др., чуждые природ­ным водам, и те, которые водные организмы неспособны пе­реработать.

3. Актуальна проблема истощения поверхностных вод, которое проявляется в прогрессирующем снижении их минимально до­пустимого стока. На территории России поверхностный сток воды распределяется крайне неравномерно. Около 90% общего годового стока с территории России выносится в Северный Ледовитый и Тихий океаны, а на бассейны внутреннего стока (Каспийское и Азовское моря), где проживает свыше 65% на­селения России, приходится менее 8% общего годового стока.

Именно в этих районах наблюдается истощение поверхност­ных водных ресурсов, и дефицит пресной воды продолжает расти. Связано это не только с неблагоприятными климатиче­скими и гидрологическими условиями, но и сактивизацией хозяйственной деятельности человека, которая приводит ко все более возрастающему загрязнению вод, снижению способности водоемов к самоочищению, истощению запасов подземных вод, а следовательно, к снижению родникового стока, подпитываю­щего водотоки и водоемы.

4. К очень серьезным негативным экологическим последствиям приводит и изъятие на хозяйственные цели большого количест­ва воды из впадающих в водоемы рек. Так, уровень некогда многоводного Аральского моря, начиная с 60-х гг. катастрофи­чески понижается в связи с недопустимо высоким перезабором воды из Амударьи и Сырдарьи, в результате чего объем Араль­ского моря сократился больше чем наполовину, уровень моря снизился на 13 м, а соленость воды (минерализация) увеличи­лась в 2,5 раза.

Осушенное дно Аральского моря становится сегодня крупней­шим источником пыли и солей. В дельте Амударьи и Сырдарьи на месте гибнущих тугайных лесов и тростниковых зарослей появляются бесплодные солончаки, а в целом экологические изменения приаральского ландшафта могут быть охарактери­зованы как опустынивание.

5. К другим весьма значительным видам воздействия человека на гидросферу следует отнести создание крупных водохранилищ, предназначенных для аккумуляции и регулирования поверхно­стного стока и коренным образом преобразующих природную среду на прилегающих территориях. Из-за того, что многие нерестилища рыб оказываются отрезанными плотинами, резко ухудшается или прекращается естественное воспроизводство многих лососевых, осетровых и других проходных рыб.

Напряженная ситуация складывается на основном рыбопро­мысловом водоеме России — Волго-Каспийском бассейне, на долю которого приходится более половины отечественного вы­лова ценных видов рыб и около 90% мировых уловов осетро­вых. От сотен городов и тысяч промышленных предприятий, стоящих на берегу Волги и ее притоков, ежегодно в реку, а за­тем и в Каспий поступает более 400 тыс. т органики, 20 тыс. т нефтепродуктов, 45 тыс. т азота, 20 тыс. т фосфора; сотни тонн соединений тяжелых металлов — ртути, свинца, меди, цинка; большое количество пестицидов, фенолов, синтетических де­тергентов. На всем протяжении среднего и нижнего течения Волги постоянно превышены рыбохозяйственные ПДК многих из этих загрязнителей. В результате резко снизилась рыбная про­дуктивность бассейна (по сравнению с 1930 г. в 5 раз). Отме­чаются многочисленные случаи заболеваний и массовой гибели рыб. Из-за токсикогенной миопатии (разрыхления мышечной ткани) резко ухудшилось качество многих партий рыбной про­дукции. В теле осетровых и килек — основных объектов рыбно­го промысла в бассейне — отмечены значительные концентра­ции пестицидов.

Вопрос 46. Основные виды антропогенного воздействия на почву

1. Основные виды антропогенного воздействия на почву. Эрозия почв.

2. Загрязнение почв.

3. Засоление и заболачивание почв.

4. Опустынивание.

5. Отчуждение земель.

6. Экологическая защита почв.

1. Основные виды антропогенного воздействия на почву следующие:

• эрозия (ветровая и водная);

• загрязнение;

• вторичное засоление и заболачивание;

• опустынивание;

• отчуждение земель для промышленного и коммунального строи­тельства.

Эрозия почв (от лат. erosio — разъедание) — разрушение и снос верхних наиболее плодородных горизонтов и подстилающих пород ветром (ветровой эрозией или дефляцией) или потоками воды (водной эрозией).

Настоящим бичом земледелия в РФ и в мире остаются водная эрозия (ей подвержен 31% суши) и ветровая эрозия (дефляция), активно действующая на 34% поверхности суши.

Эрозия оказывает существенное негативное влияние на состоя­ние почвенного покрова, а во многих случаях разрушает его пол­ностью. Падает биологическая продуктивность растений; сни­жаются урожаи и качество зерновых культур, хлопка, чая и др.

Интенсивность ветровой эрозии зависит от скорости ветра, ус­тойчивости почвы, наличия растительного покрова, особенно­стей рельефа и от других факторов. Огромное влияние на ее развитие оказывают антропогенные факторы (уничтожение рас­тительности, нерегулируемый выпас скота, неправильное при­менение агротехнических мер). При продолжительных и очень сильных ветрах, скорость которых достигает 20—30 м/с и бо­лее, возникают пыльные бури.

Пыльные бури безвозвратно уносят самый плодородный верх­ний слой почв; они способны развеять за несколько часов до 500 т почвы с 1га пашни. В нашей стране пыльные бури не­однократно возникали в Нижнем Поволжье, на Нижнем Дону, на Северном Кавказе, в Башкирии и в других районах. Круп­ный пылевой очаг в России — Черные земли Калмыкии.

Среди различных форм проявления водной эрозии значитель­ный вред окружающей природной среде, и в первую очередь почвам, приносит овражная эрозия. Овраги уничтожают ценные сельскохозяйственные земли, способствуют интенсивному смыву почвенного покрова, заиливают малые реки и водохранилища, создают густорасчлененный рельеф.

2. Поверхностные слои почв легко загрязняются. Большие концен­трации в почве различных химических соединений-токсикантов пагубно влияют на жизнедеятельность почвенных организмов. При этом теряется способность почвы к самоочищению от бо­лезнетворных и других нежелательных микроорганизмов, что чревато тяжелыми последствиями для человека, растительного и животного мира.

Различные почвенные загрязнения, большинство из которых ан­тропогенного характера, можно разделить по источнику их по­ступления в почву:

• с атмосферными осадками. Многие химические соединения, попадающие в атмосферу в результате работы предприятий, за­тем растворяются в капельках атмосферной влаги и с осадками попадают в почву;

• осаждающиеся в виде пыли и аэрозолей. Твердые и жидкие со­единения при сухой погоде обычно оседают непосредственно в виде пыли и аэрозолей. Такие загрязнения можно наблюдать визуально, например, вокруг котельных зимой снег чернеет, покрываясь частицами сажи;

• при непосредственном поглощении почвой газообразных соедине­ний. В сухую погоду газы могут непосредственно поглощаться почвой, особенно влажной;

• с растительным спадом. Различные вредные соединения в лю­бом агрегатном состоянии поглощаются листьями через усть­ица или оседают на поверхности. Затем, когда листья опадают, все эти соединения поступают опять-таки в почву.

Основные загрязнители почвы:

• пестициды (ядохимикаты);

• минеральные удобрения;

• отходы и отбросы производства;

• газо-дымовые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу;

• нефть и нефтепродукты.

3. Засоленных почв в России — 36 млн. га (18% общей площади орошаемых земель). Засоление почв ослабляет их вклад в под­держание биологического круговорота веществ. Исчезают многие виды растительных организмов, появляются новые растения-галофиты (солянка и др.). Уменьшается генофонд наземных популяций в связи с ухудшением условий жизни организмов, усиливаются миграционные процессы.

Заболачивание почв наблюдается в сильно переувлажненных районах, например в нечерноземной зоне России, на Западно-Сибирской низменности, в зонах вечной мерзлоты. Заболачи­вание ухудшает агрономические свойства почв и снижает произ­водительность лесов.

4. Опустынивание — это процесс необратимого изменения почвы, растительности и снижения биологической продуктивности, ко­торый может привести к превращению территории в пустыню.

Всего в мире подвержено опустыниванию более 1 млрд. га прак­тически на всех континентах.

На территории, подверженной опустыниванию, ухудшаются физические свойства почв, гибнет растительность, засоляются грунтовые воды, резко падает биологическая продуктивность, а следовательно, подрывается и способность экосистем восстанавливаться.

Процесс опустынивания обычно вызывается совокупным дей­ствием природы и человека. Особенно губительно это действие в аридных районах со свойственными им хрупкими, легко раз­рушающимися экосистемами. Такие виды хозяйственной дея­тельности, как чрезмерный выпас скота, вырубка деревьев, кустарников, распашка земель, мало пригодных для земледелия, и другие, нарушающие хрупкое равновесие вприроде, многократно усиливают действие ветровой эрозии, иссушение верхних слоев почвы. При этом резко нарушается водный баланс, сни­жается уровень грунтовых вод, колодцы пересыхают; разруша­ется структура почв, усиливается их насыщение минеральными солями. Вследствие избыточной хозяйственной нагрузки слож­но организованные бассейново-речные системы превращаются в примитивно организованные пустынные ландшафты.

Опустынивание и опустошение могут возникнуть в любых кли­матических условиях как результат разрушения природной сис­темы. Но в аридных областях двигателем опустынивания ста­новится еще и засуха.

На территории СНГ опустыниванию подвержены Приаралье, Прибалхашье, Черные земли в Калмыкии и Астраханской об­ласти и некоторые другие районы. Все они относятся к зонам экологического бедствия, и их состояние продолжает ухудшаться.

5. Почвенный покров агроэкосистем необратимо нарушается при отчуждении земель для нужд несельскохозяйственного пользо­вания: строительства промышленных объектов, городов, поселков; для прокладки линейно-протяженных систем (дорог, трубопро­водов, линий связи); при открытой разработке месторождений полезных ископаемых и т. д. Например, в России большое ко­личество земель занято под водохранилища Волжского каска­да, Дона, Западной и Восточной Сибири.

6. В число основных звеньев экологической защиты почв входят:

• защита почв от водной и ветровой эрозии;

• организация севооборотов и системы обработки почв с целью повышения их плодородия;

• мелиоративные мероприятия (борьба с заболачиванием, засо­лением почв и др.);

• рекультивация нарушенного почвенного покрова;

• защита почв от загрязнения, а полезной флоры и фауны — от уничтожения;

• предотвращение необоснованного изъятия земель из сельско­хозяйственного оборота.

Вопрос 47. Рекультивация нарушенных земель.

1. Определение рекультивации.

2. Этапы рекультивации.

1. Рекультивация — комплекс работ, проводимый с целью восста­новления нарушенных территорий и приведения земель в безопасное состояние.

Нарушение территории происходит в основном при открытой разработке месторождений полезных ископаемых, а также в про­цессе строительства. Нарушенные земли теряют первоначаль­ную ценность и отрицательно влияют на окружающую природ­ную среду. Объектами рекультиваиии являются:

• карьерные выемки, провальные воронки, терриконы, отвалы и др.;

• земли, нарушенные при строительных работах;

• территории полигонов твердых отходов;

• земли, нарушенные в результате загрязнения их жидкими и газо­образными отходами (нефтезагрязненные земли, газогенные пус­тыни и др.).

Работы по рекультивации нарушенных территорий обеспечи­ваются нормативно-инструктивными материалами и ГОСТ. На­пример, действует ГОСТ 17.5.3.04-83 "Охрана природы. Земли. Общие требования к рекультивации земель".

2. Рекультивация (восстановление) осуществляется последова­тельно, по этапам. Различают рекультивацию:

• техническую;

• биологическую;

• строительную.

Техническая рекультивация означает предварительную подготов­ку нарушенных территорий для различных видов использования: планировку поверхности, снятие, транспортировку плодородных почв и нанесение их на рекультивируемые земли, формирование откосов выемок, подготовку участков для освоения и т. п.

На этапе технической рекультивации засыпают карьерные, строительные и другие выемки; в глубоких карьерах устраивают водоемы; полностью или частично разбирают терриконы, отвалы, хвостохранилища; закладывают пустыми породами выработан­ные подземные пространства. После завершения процесса осад­ки поверхность земли выравнивают.

Биологическая рекультивация проводится после технической для создания растительного покрова на подготовленных участках. С ее помощью восстанавливают продуктивность нарушенных земель; формируют зеленый ландшафт; создают условия для оби­тания животных, растений, микроорганизмов; укрепляют насып­ные грунты, предохраняя их от водной и ветровой эрозии; созда­ют сенокосно-пастбищные угодья и т. д. Работы по биологической рекультивации ведут на основе знания развития сукцессионных процессов.

Очень сложно рекультивировать нефтезагрязненные земли, т. к. они имеют обедненную биоту и содержат канцерогенные угле­водороды типа бенз(а)пирена. В таких случаях необходимы рых­ление и аэрация почвы; использование бактерий, деградирующих нефть; посев специально подобранных трав и др.

При необходимости выполняют также строительный этап ре­культивации, в ходе которого на подготовленных территориях возводят здания, сооружения и другие объекты.

Вопрос 48. Загрязнение среды отходами производства и потребления.

1. Отходы.

2. Классификация отходов потребления.

3. Классификация отходов производства.

4. Опасные отходы.

1. Основная причина загрязнения биосферы — это ресурсоемкие и загрязняющие технологии переработки и использования сырья, которые приводят к огромному накоплению отходов и к необ­ходимости их утилизации.

Отходы — это продукты, которые образуются в процессе преоб­разования вещества и энергии при производственной и бытовой деятельности людей, но не являются ее целью и не обладают полноценными потребительскими свойствами.

Ежегодно в России образуется около 7 млрд. т всех видов отхо­дов, из которых используется лишь 28%.

На территории страны в отвалах и хранилищах накоплено око­ло 80 млрд. т твердых отходов, причем токсично из них более 1,4 млрд. т. Только под свалки и полигоны твердых бытовых отходов ежегодно официально отводится около 10 тыс. га земель.

Сконцентрированные в отвалах, хвостохранилищах, терриконах, несанкционированных свалках отходы являются источником загрязнения атмосферного воздуха, подземных и поверхност­ных вод, почв и растительности. Все отходы подразделяют:

• на отходы потребления (или бытовые);

• отходы производства (или промышленные отходы).

2. Бытовые отходы (отходы потребления) могут находиться как втвердом, так и в жидком, а реже — в газообразном состоянии. Твердые бытовые отходы (ТБО) — остатки, которые мы выбра­сываем из домов, учреждений, офисов и обычно называем мусором (пищевые отбросы, пластмасса, бумага, стекло, кожа и др.). Их количество ежегодно возрастает из-за роста народонаселения иулучшения качества жизни людей (например упаковки для то­варов, в т.ч. из полимерных материалов, алюминиевых банок и т. д.). Морфологический состав городских ТБО следующий: бумага — 41%, пищевые отходы — 21%, стекло — 12%, железо и его сплавы - 10%, пластмасса - 5%, древесина — 5% и т. д. При этом растет содержание пластмасс. К 2010г. прогнозируют рост их относительной величины до 8—10%. Сама же масса ТБО в России имеет тенденцию к увеличению (до 0,75—0,9% ежегодно), причем половина массы ТБО приходится на города с населением 1 млн. жителей и более.

Жидкие — представлены в основном хозяйственно-бытовыми сточными водами, газообразные — выбросами различных газов.

3. Отходы производства — это остатки сырья, материалов, полу­фабрикатов, образовавшиеся при производстве продукции или вы­полнении работ и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства. Они бывают:

• твердыми (отходы металлов, пластмасс, древесина и т. д.);

• жидкими (производственные сточные воды, отработанные ор­ганические растворители и т. д.);

• газообразными (выбросы промышленных печей, автотранспорта и т. д.).

Как правило, отходы из-за недостатка полигонов захоронения в основном вывозятся на несанкционированные свалки. Обез­вреживается и утилизируется только 1/5 их часть.

Наибольшее количество промышленных отходов образуют угольная промышленность, предприятия черной и цветной ме­таллургии, тепловые электростанции, промышленность строи­тельных материалов.

4. Под опасными отходами понимают отходы, содержащие в своем составе вещества, которые обладают одним из опасных свойств (токсичностью, взрывчатостью, инфекционностью, пожароопасностью ит. д.) и присутствуют в количестве, опасном для здо­ровья людей и окружающей природной среды.

В России к опасным отходам относят около 10% от всей массы твердых отходов (металлические и гальванические шламы, отходы стекловолокна, асбестовые отходы и пыль; остатки от пе­реработки кислых смол, дегтя игудронов; отработанные ра­диотехнические изделия и т. д.).

Класс токсичности отходов определяют согласно "Классифи­катору токсичных промышленных отходов (1987)". Наиболь­шую угрозу для человека и всей биоты представляют опасные отходы, содержащие химические вещества I и II классов токсич­ности (в их составе присутствуют радиоактивные изотопы, ди­оксины, пестициды, бенз(а)пирен и некоторые другие вещества).

Существенное значение имеет и потенциальная опасность пе­ремещения в Россию опасных промышленных отходов из стран Западной Европы; США, Японии и других стран. С 1995 г. был запрещен импорт в нашу страну опасных отходов с целью захоронения или обезвреживания, что позволило предотвра­тить экологическую угрозу.

(назад)

Дата добавления: 2014-01-03