Экология среды. Учебное пособие

РАЗДЕЛ 3

мерности подачи газа под провальные решетки. Неравномерная подача газа приводит к местному сдуву пленки жидкости с решетки. Кроме того, решетки аппаратов склонны к засорению.

Для очистки воздуха от туманов кислот, щелочей, масел и других жидкостей используют волокнистые фильтры–туманоуловите- ли. Принцип их действия основан на осаждении капель на поверхности пор с последующим отеканием жидкости по волокнам в нижнюю часть туманоуловителя.

Для улавливания жидких частиц размером более 5 мкм применяют брызгоуловители из пакетов сеток, где захват частиц жидкости происходит за счет эффектов касания и инерционных сил.

Метод абсорбции – очистка газовых выбросов от газов и паров – основан на поглощении последних жидкостью. Для этого используют аппараты, которые называются абсорберы. Решающим условием для применения метода абсорбции является растворимость паров или газов в абсорбенте. Для высокоэффективного протекания процесса абсорбции необходимы специальные конструктивные решения. Они реализуются в виде насадочных башен, форсуночных барботажно-пенных и других скрубберов. Различают физическую абсорбцию и хемосорбцию.

Физическая абсорбция – обратима. Процесс, противоположный абсорбции – десорбция. В качестве абсорбента может быть использована вода, растворы аммиака, карбоната натрия и т. д.

Работа хемосорберов основана на поглощении газов и паров жидкими или твердыми поглотителями с образованием малорастворимых или малолетучих химических соединений.

Метод адсорбции основан на способности некоторых тонкодисперсных твердых тел селективно извлекать и концентрировать на своей поверхности отдельные компоненты газовой смеси. Для этого метода используют адсорбенты. В качестве адсорбентов, или поглотителей, применяют пористые вещества, имеющие большую площадь поверхности на единицу массы: активированные угли, силикагели, цеолиты и т. д.

Термическая нейтрализация основана на способности горючих газов и паров, входящих в состав вентиляционных или технологических выбросов, сгорать с образованием менее токсичных веществ. Для этого метода используют нейтрализаторы. Различают три схемы термической нейтрализации: прямое сжигание; термическое окисление; каталитическое дожигание.

Тихонова .Н .И » Барабаш .В .Н

Экология среды » Курс лекций

РАЗДЕЛ 3

Прямое сжигание используют в тех случаях, когда очищаемые газы обладают значительной энергией, достаточной для поддержания горения. Термическое окисление используют в тех случаях, когда очищаемые газы имеют высокую температуру, но не содержат достаточно кислорода или когда концентрация горючих веществ незначительна и недостаточна для поддержания пламени.

Каталитическое дожигание применяют для превращения токсичных компонентов, содержащихся в отходящих газах, в нетоксичные или менее токсичные путем их контакта с катализаторами.

Для более высокой очистки выбросов применяют аппараты многоступенчатой очистки. В этом случае очищаемые газы последовательно проходят несколько автономных аппаратов очистки или один агрегат, включающий несколько ступеней очистки.

Такие решения находят применение при высокоэффективной очистке газов от твердых примесей; при одновременной очистке от твердых и газообразных примесей; при очистке от твердых примесей и капельной жидкости и т. п. Многоступенчатую очистку широко применяют в системах очистки воздуха с его последующим возвратом в помещение.

Вопросы для самопроверки

1.Что такое санитарно-защитная зона?

2.Охарактеризуйте планировочную организацию санитарнозащитных зон.

3.В чем суть благоустройства санитарно-защитных зон?

4.В чем мероприятий по очистке выбросов в атмосферу вредных веществ?

5.Проклассифицируйте устройства по очистке от пыли и выбросов в атмосферу.

6.Охарактеризуйте устройства по очистке от паров и газов выбросов в атмосферу.

7.Каковы основные принципы выбора ассортимента пород деревьев и кустарников для озелениния городов?

Литература: 1, 3, 6, 7.

РАЗДЕЛ 4

РАЗДЕЛ 4 МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОХРАНЕ И РЕГУЛИРОВАНИЮ

КАЧЕСТВА ВОДНОЙ СРЕДЫ

8. СТРОЕНИЕ ГИДРОСФЕРЫ И ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДНОГО БАССЕЙНА

План

1.Строение и состав гидросферы.

2.Загрязнение водоемов сточными водами.

Вода – ценнейший природный ресурс. Гидросфера – прерывистая водная оболочка Земли, объединяет все виды природных растворов, всю воду, находящуюся в трех различных агрегатных состояниях (твердом, жидком и газообразном), и воду, которая входит в состав химических соединений.

Гидросфера представляет собой совокупность океанов, морей, озер, рек, подземных вод и ледников. Она образует прерывистую водную оболочку Земли, занимающую более 70 % ее поверхности. Масса гидросферы распределена крайне неравномерно: 98,3 % ее составляет Мировой океан, 1,6 % связана в материковых льдах и лишь 0,1 % приходится на воды материков.

Мировой океан, являющийся основной частью гидросферы, служит средой обитания огромного количества самых разнообразных представителей растительного и животного мира и мира

микроорганизмов. Все морские организмы делят на три большие группы: планктон, нектон и бентос. Планктон (от греч. пλανκτον –

блуждающий) – самая большая по числу видов группа организмов, включающая в себя растения и животных, не способных самостоятельно передвигаться, «парящих» в толще воды и перемещаемых течениями. Планктон подразделяют на фито- и зоопланктон. Основная масса фитопланктона сосредоточена в поверхностном (50–80-метровом) слое воды океанов, где достаточно для фотосинтеза солнечного света. К нектону (от греч. nektós – плавающий) относятся животные, способные самостоятельно передвигаться в воде (рыбы, водные млекопитающие, кальмары и др.). Организмы, прикрепленные ко дну водоемов, ползающие по нему и зарываю-

Тихонова .Н .И » Барабаш .В .Н

Экология среды » Курс лекций

РАЗДЕЛ 4

щиеся в него, относят к бентосу (от греч. βένθος – глубинный), который подразделяется на фитобентос (разнообразные многоклеточные водоросли) и зообентос (губки, черви, моллюски и другие беспозвоночные).

Масса живого вещества в гидросфере распределена крайне неравномерно. Наибольшую биомассу имеет фитопланктон, области концентрации которого занимают около 10 % площади Мирового океана и в основном расположены на шельфах. Так как для большинства представителей нектона и зообентоса фитопланктон является Основным или единственным источником пищи, распределение областей их концентрации приурочено к ареалам фитопланктона.

Гидросфера прошла длинный путь эволюции. Она неоднократно менялась по массе, соотношению жидкой и твердой частей, вовлекаемых в кругооборот и движение, по скоростям и расстояниям переноса этих масс, по заключенным в них энергии, растворенным газам и твердым веществам. Эти изменения записаны в геологической летописи – слоях пород, сформировавшихся и формирующихся сейчас в водоемах. Вода столь широко распространена не только на Земле. Ее достаточно много в окружающем нас космическом пространстве. Так, полюсы Марса покрыты ледяными шапками; спутники Юпитера, Сатурна и некоторых других планет – полностью льдом; ядра комет состоят изо льда; атмосфера Венеры имеет значительное количество паров воды и т. д. Однако на поверхностях иных планет вода существует только в твердом или парообразном состоянии, а на Земле она преимущественно жидкая. Общие запасы воды на Земле составляют 1 385 984 610 км3. Но не в связи с огромным количеством, а исключительно благодаря ряду аномальных свойств соединение водорода с кислородом Н2О выделено в самостоятельную земную оболочку. Среди аномальных свойств воды, играющих важную роль в поддержании жизни на земле, выделяют:

» зависимость плотности воды от температуры (максимум плотности воды наблюдается при температуре около 4 °С, благодаря этому с наступлением морозов поверхностный слой воды, охлажденный до 4 °С, как более тяжелый опускается на дно водоема, вытесняя более теплые и легкие слои на поверхность. Это способствует сохранению жизни в водоемах средних и высоких широт в зимнее время);

Экология среды » Курс лекций

РАЗДЕЛ 4

»менее 0,2 г/л – ультрапресные;

»0,2–0,5 г/л – пресные;

»0,5–1,0 г/л – с относительно повышенной минерализацией;

»1–3 г/л – солоноватые;

»3–10 г/л – соленые;

»10–35 г/л – с повышенной соленостью;

»35–50 г/л – переходные к рассолам;

»50–400 г/л – рассолы.

Хорошая питьевая вода содержит не более 0,5 г/л солей. Но в некоторых районах для питья используют и воды, содержащие 1–3 г/ л растворенных солей. Соленые воды с общей минерализацией 3–10 г/л пригодны только для некоторых видов домашних животных (овец, верблюдов). Ультрапресные воды обладают способностью выводить соединения кальция из организма человека, поэтому к их использованию для питья следует подходить с осторожностью.

Одной из важных характеристик природных вод, во многом определяющих возможности их использования человеком, является жесткость воды. Жесткостью воды называется свойство воды, обусловленное содержанием в ней ионов кальция и магния. Согласно классификации природных вод по величине жесткости различают :

»очень мягкую – менее 1,5 моль/м3;

»мягкую – 1,5–3,0 моль/м3;

»средней жесткости – 3,0–5,4 моль/м3;

»жесткую – 5,4–10,7 моль/м3;

»очень жесткую – более 10,7 моль/м3.

Среди природных вод наиболее мягкими являются дождевые воды, жесткость которых составляет примерно 70–100 ммоль/м3. Жесткость подземных вод меняется в широких пределах – от 0,7 моль/м3 (грунтовые воды Карелии) до 18–20 моль/м3 (грунтовые воды Донбасса) – и зависит от состава контактирующих с ними горных пород. В речных водах жесткость помимо состава горных пород, контактирующих с питающими данную реку водами, зависит от климатических факторов и испытывает сезонные колебания. Наименьшее значение жесткости речной воды наблюдается в период паводка.

Использование человеком природной воды определяется ее свойствами и химическим составом – для производственных

РАЗДЕЛ 4

Загрязнения сточных вод могут быть минеральными и органическими. К минеральным загрязнениям относятся песок, глина, шлак, бой стекла, растворы минеральных солей, кислот и щелочей. Органические загрязнения бывают растительного происхождения (остатки плодов, овощей, растений, бумага, растительные масла и пр.) и животного происхождения (физиологические выделения людей и животных, остатки тканей живых организмов, органические кислоты, различные бактерии, в том числе и болезнетворные , дрожжевые и плесневые грибки, мелкие водоросли – так называемые бактериальные и биологические загрязнения). В бытовых сточных водах содержатся такие болезнетворные (патогенные) бактерии, как возбудители заболеваний брюшного тифа, паратифа, дизентерии, сибирской язвы, а также яйца гельминтов (глистов), поступающие в сточные воды с физиологическими выделениями людей и животных. Возбудители заболеваний содержатся и в некоторых производственных сточных водах.

Сохранение гидросферы при непрерывном увеличении водопотреблении и загрязнении водоемов промышленными и бытовыми отходами является одной из главных задач современности. Уже сейчас в мире используется 13 % речного стока. В результате во многих регионах наблюдается недостаток пресной воды. Например, безвозвратное водопотребление в бассейнах рек Кубани, Дона, Урала, Терека и других превысило экологически безопасный уровень. Однако наибольший ущерб гидросфере наносится антропогенными загрязнениями.

Водоснабжение города «чистой» водой, отвод большого количества использованных сточных вод, очистка сточных вод – это экологические проблемы города. Города обеспечиваются водой через системы центрального водоснабжения. В настоящее время в Российской Федерации централизованные системы водоснабжения имеют 104 города (98 % от общего количества городов). Мощность водопроводов достигла 102 млн м3/сут., в том числе коммунальных – 53 млн м3/сут. Расход воды на хозяйствен- но-питьевые нужды составляет 343 л/сут. на 1 жителя России. Источниками централизованного водоснабжения служат поверхностные воды, доля которых в общем объеме водозабора составляет 68 %, и подземные воды – 32 %.

Вода – необходимый элемент жизнеобеспечения населения. От ее качества, количества и бесперебойной подачи зависит со-

Тихонова .Н .И » Барабаш .В .Н

Экология среды » Курс лекций

РАЗДЕЛ 4

стояние здоровья людей, степень благоустройства жилищного фонда и городской среды. Проблемы водопользования, связанные с ухудшением качества воды и ее пагубным воздействием на здоровье людей, возникли в больших городах России на рубеже ХIX–ХХ вв. На протяжении более чем столетнего периода отработаны технологические и технические средства водоподготовки и водоочистки для специфических условий каждого города.

В качестве источников водоснабжения городов и населенных пунктов используются поверхностные и подземные воды. Гигиенические требования к качеству питьевой воды указаны в СанПиН 2.1.4.1074-01. В табл. 2 приведены показатели вредных веществ питьевой воды. В качестве примера приведены те вещества, которые наиболее часто встречаются в природных водах и являются распространенными антропогенными загрязнениями.

Таблица 2

Нормированные показатели содержания вредных веществ в питьевой воде