Самоочищення водойм

Смоги.

Смоги (англійське смоке – дим, фог – туман) – явище, характерне для певних місць за певних метеорологічних умов і забруднення повітря. За походженням смоги поділяють на три типи: лондонський (чорний смог), лос-анджелеський (білий смог) та льодяний смог.

Причини лондонського смогу:

- низька температура (близько 00 С);

- вологість до 100%;

- підвищений вміст сажі, оксидів карбону, нітрогену, сульфуру, що утворюються при спалюванні палива.

З такими смогами лондонці знайомі здавна, недаремно ще в 1273 р. було видано едикт, який забороняв спалювання вугілля в печах під час засідань парламенту. У 1952 р. такий смог забрав життя 4 тисяч жителів Лондона.

В Україні такі смоги спостерігаються у приморських містах.

Фотохімічний смог лос-анджелеського типу почав з’являтися над цим містом з 30-х років XX ст. Він виникає при дії сонячного світла на вуглеводні і виявляється у вигляді білого туману з неприємним запахом, що подразнює очі, слизові оболонки, органи дихання.

Білий смог формується за умов:

- високої температури (понад 300 С);

- відсутності перемішування шарів повітря у вертикальному напрямі (інверсія);

- значної концентрації викидів автотранспорту: вуглеводнів, оксидів нітрогену, озону, акролеїну;

- утворення складних сполук, що подразнюють слизові оболонки.

В Україні спостерігається в Дніпропетровську, Запоріжжі, Донецьку і навіть курортному місті Ялта.

Льодяний смог складається з дрібних кристалів льоду, які утворюють білий туман. Він характерний для північних широт за температур нижче – 300 С, високої вологості та забруднення повітря.

Тривалі смоги призводять до появи задухи, бронхіальної астми, збільшення смертності, пригнічення рослинності, руйнування будівель, прискорення корозії металів та інших негативних наслідків.

4. Самоочищення атмосфери, напрямки її захисту

Самоочищення атмосфери – це процес позбавлення атмосферного повітря від сторонніх домішок.

Зниження забрудненості повітря відбувається завдяки різноманітним фізичним, хімічним та біологічним процесам:

-розсіюванню в атмосфері забрудників, яке залежить від метеорологічних умов (вологості та температури повітря, швидкості вітру, фізичних та хімічних характеристик забрудників);

-руйнуванню забрудників під дією сонячної радіації (фотохімічні процеси);

-взаємодії між окремими забрудниками з утворенням не токсичних чи менш токсичних сполук (при взаємодії аміаку з хлоридом гідрогену утворюється хлорид амонію, який випадає з атмосферними опадами на земну поверхню);

-хімічній взаємодії між забрудником і основним компонентом повітря (найчастіше киснем), наприклад, окиснення оксиду нітрогену (ІІ) до оксиду нітрогену (ІV), але окисниками можуть бути і озон, і пероксид гідрогену тощо;

-поглинанню рослинами сполук нітрогену та сульфуру і використання їх для синтезу органічних речовин.

Сьогодні в результаті антропогенної діяльності утворюється така велика кількість забруднень, що атмосфера вже не здатна самоочищатися і потребує спеціальних заходів з охорони.

Заходи щодо захисту атмосфери від забруднень умовно можна поділити на дві групи: технічні та містобудівні.

Технічні заходи передбачають перехід на маловідходні технології. Вони включають у себе комплекс заходів по зниженню втрат на виробництві сировини, палива й енергії; повторне використання відходів або безпечне їх повернення в навколишнє середовище. Створення таких технологій пов’язане з розробкою принципово нових засобів виробництва, повною перебудовою традиційної технології. Одним з основних напрямів у розвитку маловідходних технологій є утилізація викидів, комплексне використання сировини і матеріалів, створення виробництва із замкненим циклом, без викидів в атмосферу та скидання зі стічними водами особливо шкідливих речовин. Для очищення викидів споруджують різні очисні споруди – фільтри-уловлювачі для газоподібних речовин і пилу. Багато з пристроїв для очищення викидів від токсичних речовин засновані на принципах абсорбції та адсорбції.

До ефективних заходів оздоровлення повітряного басейну належить винесення виробництв із найбільш шкідливими викидами за межі міст, ліквідація дрібних котелень і створення централізованих котелень із високими трубами, широке використання газового, низькосірчистого і малозольного видів палива.

Завдяки містобудівним заходам здійснюється дисперсне розміщення промислових підприємств, створюють у містах санітарно-захисні зони, насаджують зелені насадження. Санітарно-захисні зони – це ділянки землі навколо підприємств, які створюють з метою зменшення шкідливого впливу цих підприємств на здоров’я людини. Їх розташовують з підвітряного боку підприємств і часто засаджують деревами і чагарниками. В залежності від шкідливості виробництва розрізняють п’ять класів санітарно-захисних зон: 1-й – 1000 м, 2-й - 500 м, 3-й – 300 м, 4-й – 100 м, 5-й – 50 м.

Суттєво знешкоджують шкідливі речовини у повітрі зелені насадження як у санітарно-захисній зоні, так і на території промислових підприємств.

Один гектар міських зелених насаджень поглинає за 1 год. 8 кг вуглекислого газу, тобто стільки, скільки його виділяє за той самий час 200 чоловік. За підрахунками, 1 га 20-річних соснових насаджень (при щорічному прирості деревини 5м3) поглинає за рік 9,35 т вуглекислого газу і виділяє 7,25 т кисню. Ще ефективніші дубові насадження: у них за рік на 1га поглинається 18 т вуглекислого газу і виділяється 13,98 т кисню. Листя багатьох дерев і кущів поглинає різні шкідливі гази, на них осідає 70% пилу й аерозолів.

Для отримання інформації про стан повітряного басейну створена мережа пунктів і станцій контролю. Регулярно проводиться інвентаризація викидів - облік основних джерел забруднення атмосфери, кількості й складу викидів. На території нашої держави вирішення питань охорони атмосфери регулюється Законом України про охорону навколишнього природного середовища (1991), Законом України про охорону атмосферного повітря (1992), нормативно-правовими актами Міністерства екології та природних ресурсів.

5. Ресурси гідросфери

Гідросфера – водна оболонка земної кори, представлена сукупністю океанів, морів і водних об’єктів суші (річок, озер, боліт, підземних вод), включаючи воду у твердому стані. Вода – найбільш поширена неорганічна сполука на нашій планеті. Насамперед вода – найголовніша мінеральна сировина, яку людство витрачає в 1000 разів більше, ніж вугілля чи нафту. Вона є будівельним матеріалом для організмів і необхідна для забезпечення їхніх життєвих функцій. Тіла всіх живих організмів складаються переважно з води: в рослинах вміст води становить до 90 – 95%, а в організмах тварин – 70% і більше. У виробничій і господарській діяльності люди використовують воду як сировину, реагент для здійснення різних хіміко-технологічних процесів, теплоносій в теплоенергетичних процесах та для охолодження обладнання і матеріалів, а також використовують для очищення, миття, зрошення полів і поливання рослин, гідротранспортування тощо. З океанів, морів, водойм виловлюють рибу та інших тварин, з підводних родовищ видобувають різну сировину (манган, нікель, кобальт, залізо) і паливо (нафту, газ, газогідрати), збирають водяні рослини. Водне середовище використовують для транспортування вантажів, а також для місць відпочинку і туризму.

Залежно від вмісту солей воду поділяють на прісну, солону, солонувату та слабко солонувату. До прісних належать води, в яких міститься до 1 г/л розчинних солей. Води з високим вмістом солей (понад 1 г/л) називають солоними.

6. Вплив антропогенної діяльності на гідросферу

Проблеми, пов’язані з гідросферою, зумовлені браком прісної води для потреб людства, її забрудненням, втратами води внаслідок скорочення водоносності річок, порушенням природних колообігів та зменшенням продуктивності екосистем (через вимирання лісів, виснаження і руйнування ґрунтів, земля відбиває більше сонячного світла в атмосферу, хмари розсіюються і опадів випадає менше. Значну частину дощової води, яка падає на ліси, випаровують самі ж рослини).

Людство щорічно витрачає 3000 км3 води і потреба у воді зростає щорічно на 3,1%.

Велика частина води в результаті водоспоживання безповоротно втрачається. Такі втрати води можна умовно розділити на дві категорії:

-необхідні – у складі продукту та під час приготування різних робочих розчинів. Так, на виробництво 1 т паперу витрачається – 1,5-70 м3 води, 1 т сталі - 25 тис. л води, а для випуску одного автомобіля – 300 тис. л води;

-невиправдані, пов’язані з природним випаровуванням та з втратою через ушкодження трубопроводів і каналів.

У міських мережах водопостачання втрачається 30 -50% води. Близько 80% усієї води, яка витрачається в промисловості, припадає на системи охолодження хімічних заводів і електростанцій. Щорічно безповоротне водопостачання становить близько 150 км3, тобто 1% стійкого стоку прісних вод.

Нестача питної води в певних регіонах пов’язана з нерівномірним розміщенням поверхневого стоку. Крім того, 96% прісних вод знаходиться в льодових щитах Антарктиди, Гренландії, айсбергах, льодовиках, у зоні вічної мерзлоти.

За відношенням до водних ресурсів усі галузі господарства поділяються на дві групи:

-споживачі, які забирають воду, використовують для виготовлення продукції, а потім повертають у меншій кількості та гіршої якості (у вигляді стічних вод);

-користувачі, які використовують воду як середовище (рибальство, водний транспорт, лікувальні установи чи курорти для купання та відпочинку) або як джерело енергії (гідроелектростанції), але й вони, як правило, погіршують якість води.

За даними ВООЗ, багато захворювань пов’язано зі споживанням води низької якості (кожен шостий житель Землі використовує для питних потреб воду, яка не відповідає санітарним вимогам).

Зниження якості природних вод (як поверхневих, так і підземних) зумовлено, головним чином, споживанням води, про що йшлося вище. Якщо в середні віки витрати води на людину становили 10 – 15 л/добу, то нині вона зросла до 150 – 600 л/добу. Використана вода або не очищується, або очищується недостатньо.

Найбільшим споживачем води є сільське господарство – використання води для поливу сільськогосподарських угідь становить близько 70%. Так, на вирощування на поливних землях 1 т цукрового буряка витрачається 130 – 160 м3 води, 1 т рису – 5000 – 7000 м3.

Забруднення вод негативно впливає на процеси, що відбуваються у водоймі, на функціонування гідробіонтів, здоров’я людей, існування екосистем. Недаремно В. Вернадський говорив про воду так: „...немає природного тіла, яке могло б зрівнятися з нею за впливом на перебіг основних, найграндіозніших процесів: не лише земна поверхня, а й глибокі – в масштабі біосфери – частини планети визначаються, в найістотніших своїх проявах, її існуванням та її властивостями”.

Найнебезпечнішими і найпоширенішими забрудниками природних вод є сполуки нітрогену та пестициди, що змиваються з полів чи потрапляють у воду при їх внесенні (особливо в разі розпилення з літаків), важкі метали, радіонукліди, нафтопродукти та багато інших.

Оскільки вода здійснює взаємозв’язки в екосистемах, то порушення будь-якого ланцюга впливає і на кількість та якість води. Зокрема, в разі надходження в поверхневі стоячі водойми з полів сполук, що містять фосфор та нітроген створюються умови для швидкого розмноження влітку синьо-зелених водоростей і погіршення стану водойм (евтрофікація), яка спричинює:

-збільшення каламутності води;

-прогрівання верхніх шарів води;

-появу неприємного запаху і смаку води внаслідок виділення у воду продуктів розкладання органічних речовин та метаболітів;

-створення гіпоксичних умов і прискорення процесів гниття;

-зниження рН води;

-загибель окремих видів гідробіонтів.

Збільшення забрудненості річок і уповільнення процесів самоочищення зумовлене і створенням ГЕС та штучних водосховищ, що значно зменшує швидкість течії, погіршує перемішування та аерацію вод.

При створені водосховищ для ГЕС на рівнинних річках акумулювання 1 км3 води викликає затоплення 300-320 км 2, на гірських – 80-100 км2 суші, руйнування берегів, евтрофікацію водойм.

Втрата прісної води може відбуватися з різних причин. Важливу роль у цьому відіграє явище зменшення водоносності річок. Пов’язане воно з вирубуванням лісів, розорюванням лук, осушенням заплавних боліт, що, з одного боку, посилює поверхневий стік і збільшує масу води, що стікає у море, а з другого – зменшує поповнення ґрунтових вод, які підтримують водоносність річок.

Надмірне використання води зменшує стік річок. Через водовідбір одна з найбільших рік Китаю Хуанхе досягає Жовтого моря лише у дощові роки; Аральське море поступово гине через надмірне використання води річок Амудар’ї і Сирдар’ї для потреб сільського господарства, а колишнє дно перетворюється на солончаки, перезабруднені токсикантами, які під час суховіїв підіймаються в повітря й переносяться на сотні кілометрів. Не добирає й мілішає Азовське море через те, що майже третину річкових вод Дону й Кубані забирають на полив сільськогосподарських угідь.

Одночасно із забрудненням відбувається і самоочищення вод. Інтенсивність процесів самоочищення залежить від:

-типу та концентрації забрудників;

-умов водойми (рослинного і тваринного світу);

-зовнішніх умов (температури, освітленості).

Самоочищення водойм – це сукупність різноманітних процесів, які зумовлюють зниження концентрації забрудників у воді.

У процесах самоочищення водойм важливу роль відіграють водні організми, відомі під назвою фільтраторів і седиментаторів.

Фільтраторами називають таких тварин, які за допомогою тих чи інших пристосувань шляхом активних рухів відфільтровують із води різні речовини. Активними фільтраторами є ракоподібні (ластоногі, веслоногі і вусоногі), личинки комарів, деякі види риб. Седиментаторами (осаджувальниками) називають тварин, що утворюють колообіг, водяну лійку, на дні якої осаджують речовини, якими вони живляться. Такими є інфузорії, губки, деякі молюски тощо. У процесах самоочищення водойм велике значення належить рослинам. Завдяки фотосинтезу зелені рослини виділяють багато кисню, що йде на окиснення розчинених у воді органічних речовин. До фізичних факторів, які спричинюють самоочищення водойм відносять розчинення, розбавлення і перемішування забруднень, що надходять. Ультрафіолетове опромінення сприяє знезараженню води. В основі хімічних факторів лежать хімічні реакції, що супроводжуються утворенням малорозчинних, газоподібних та інших речовин.

7. Водні проблеми України

До водного фонду України належать:

-поверхневі води: природні водойми (озера), водостоки (річки, струмки), штучні водойми (ставки, водосховища) і канали, інші водні об’єкти;

-підземні води та джерела;

-внутрішні морські й територіальні води.

Річковий стік України становить у середньому 83,5 млрд. м3, у маловодні роки знижується до 48,8 млрд. м3, причому розподілений нерівномірно: 70% припадає на Південно-Західний економічний район, що становить 45% території і в якому проживає 40% населення; 30% - на Донецько-Придніпровський і Південний райони (55% території і 60% населення), де зосереджені найбільш водомісткі галузі народного господарства.

Україна належить до держав з низьким рівнем водозабезпеченості. За запасами місцевих ресурсів річкового стоку на душу населення Україна посідає одне з останніх місць в Європі (в Україні на 1 жителя припадає 1,0 тис. м3, в Європі – 4,6 тис. м3).

В Україні 3039 річок завдовжки понад 10 км, близько 22000 малих річок, біля яких розташовується майже 90% населених пунктів. Більшість річок несуть свої води до Чорного і Азовського морів і лише 4% - до Балтійського.

З невеликим обсягом водних ресурсів на душу населення в Україні пов’язано створення ставків і водойм, затоплення значних територій родючих земель.

В Україні 748 водосховищ об’ємом понад 1 млн. м3 кожне. Створення на Дніпрі каскаду гідроелектростанцій і водосховищ зумовило:

-спрямлення його русла;

-зменшення в декілька разів швидкості течії та інтенсивності процесів самоочищення;

-збільшення рівнів підземних вод;

-зникнення цінних порід риб, що віддавали перевагу швидкій течії;

-забруднення води гниючими органічними рештками стоячих вод.

З Дніпра п’ють воду майже 30 млн. жителів України. Вода, що досягає південних територій України, потрапляє на поля зрошення значно забруднена важкими металами, радіонуклідами, нітратами, фосфатами, що призводить до забруднення земель Криму та південних областей України і накопичення забрудників у сільськогосподарській продукції.

Внаслідок підняття рівня підземних вод багато міст України потерпають від підтоплення, на крутих схилах берегів і річок ведеться боротьба із зсувами. Значної кількості води потребують АЕС.

Отже екологічними проблемами України, пов’язаними з водою є:

-нестача води в певних місцевостях;

-незадовільна якість питної води;

-забруднення Чорного та Азовського морів;

-забруднення водних об’єктів різноманітними речовинами;

-підтоплення територій поблизу водосховищ;

-зникнення малих річок;

-зсуви та селі в гірських районах.

Стан Чорного моря вважається кризовим, що зумовлено підвищенням рівня радіоактивності, підняттям шару гідрогенсульфіду до глибини близько 100 м, який збільшується внаслідок скидання в море неочищених господарсько – побутових стічних вод.

Ще однією проблемою України є забруднення підземних вод. У підземні води забрудники потрапляють зі звалищ побутових і промислових відходів, у разі протікання нафтопроводів, внаслідок втрат нафти і нафтопродуктів під час добування чи переробки, при будівництві метро, бурінні свердловин тощо. Всі ці забрудники (пестициди, нітрати, важкі метали, вуглеводні) можуть потрапляти з питними водами і в організм людини, спричинюючи отруєння чи захворювання.

8. Шляхи розв’язання проблем гідросфери

Проблеми гідросфери планується розв’язати такими шляхами:

-економія води;

-розширення використання морської води для потреб народного господарства і побуту;

-очищення стічних вод;

-зменшення забруднення природних вод.

Економія води.

Економії води можна досягти багатьма шляхами. Нижче наведені основні з них:

-встановлення лічильників витрачання води в кожній квартирі;

-створення краплинного поливу в сільському господарстві;

- покриття водонепроникними матеріалами дна і стінок водосховищ з метою уникнення підтоплення прилеглих територій, розмивання й замулення;

-використання для поливу сільськогосподарських угідь морської води. Це здійснюється в більшості країн на узбережжі Середземномор’я, Аравійського півострова, в Індії, Австралії, США, на островах Тихого, Атлантичного та Індійського океанів;

-розширення морського водопостачання. На узбережжі Світового океану за рахунок використання морської води вже в 1985 р. економилось 2/3 прісної води на господарсько-побутові проблеми. Найчастіше морську воду вживають для системи охолодження АЕС, ТЕС, котельних, металургійних заводів, під час транспортування сировини, видобутку корисних копалин, у бальнеологічних цілях;

-опріснення морської води. Для цього використовують методи термічної дистиляції, заморожування (для опріснення ними 1 м3 води з концентрацією солей 3,50/00 потрібно витратити відповідно 230,4 та 28,44 МДж електроенергії), миттєвого закипання, мембранні (зворотний осмос, електродіаліз, мембранна дистиляція тощо); найширше використовують зворотний осмос (його рушійною силою є різниця робочого тиску по обидва боки мембрани) у країнах Близького і Середнього Сходу та Північній Америці;

-впровадження „сухих” технологій. В Україні такі технології впроваджуються у нафтопереробній галузі та в целюлозно-паперовій промисловості;

-перехід на оборотний та замкнутий цикл водопостачання, що дає змогу зменшити не лише витрату чистої води, а й забруднення природних поверхневих водойм;

-заміна водяного охолодження повітряним, що забезпечить скорочення використання води в різних галузях промисловості на 70–90% (повітряне охолодження використовують на металургійному заводі „Азовсталь”, Горлівському ВО „Азот” та ін.);

-зменшення забруднення стічних вод після вилучення з них цінних компонентів (Одеський торговий порт і нафтопереробний завод виділяють зі стічних вод близько 20 тис. т нафти).

Дата добавления: 2014-01-04