Качество питьевой воды.
Известный русский гигиенист Ф. Ф. Эрисман писал, что достаточное количество воды, которая по своим физиологическим и химическим свойствам соответствовала бы физиологическим и эстетическим потребностям нашего организма, составляет не только вопрос общественного здоровья, но и вопрос жизни.
Общие требования к питьевой воде сводятся к следующему: хорошей считается вода прозрачная, бесцветная, без запаха и освежающая на вкус, не содержащая болезнетворных бактерий, паразитов и их личинок, и яиц, и никаких ядовитых веществ, а также чрезмерного количества соединений кальция, магния, железа, но содержащая фтор, йод и другие соединения, единственным источником которых она является.
Состояние организма человека тесно связано с минеральным составом воды и пищи. Так, например, мягкая вода, содержащая мало кальция, магния, ванадия, выполняющих защитные функции в отношении сердечно-сосудистой системы, менее благоприятна к употреблению, чем жесткая вода. Оптимальное содержание кальция в питьевой воде рекомендовано на уровне 50 – 70 мг/л, а минимальное – не ниже 25 мг/л. Увеличение минерализации воды способствует увеличению заболеваемости глаукомой. Кроме того, постоянное потребление воды с концентрацией железа выше предельно допустимой концентрации (ПДК) приводит к необратимым изменениям в организмах, а вода, загрязненная марганцем, может вызвать расстройства психики, явления парализации отдельных органов. Что касается меди, то этот компонент воды при постоянном его употреблении вызывает головокружение, расстройства нервной системы, поражение почек и печени. Отрицательное действие на организм оказывают и другие элементы: хром, кадмий, натрий, азотистые соединения. Сульфаты в количестве, превышающем 500 мг/л предают, воде горьковато-солоноватый вкус, а при концентрации от 1000 до 1500 мг/л неблагоприятно влияют на желудок.
Ухудшение качества воды в местах водозабора привело к гиперхлорированию воды на сооружениях водоподготовки. Эффект употребления населением данной воды выражается повышенным уровнем заболеваемости эндокринной системы, нарушением обмена веществ, болезней нервной системы и органов чувств.
Методы улучшения качества питьевой воды
Фильтрование
Коагуляция
Обеззараживание
а) хлорирование
б) озонирование
в) олигодинамическое действие серебра
г) ультрафиолетовое облучение
Стабилизация воды
Дегазация
Удаление привкусов и запахов
Опреснение воды
а) дистилляция
б) вымораживание
в) пропускание воды через ионообменные смолы.
Фильтрование - процесс разделения суспензий или аэрозолей при помощи пористых перегородок (асбестовых, угольных), пропускающих жидкость или газ, но задерживающих твердые частицы. Осуществляется в фильтрах.
Коагуляция– слипание коллоидных частиц при их сталкивании в процессах броуновского движения. Используются специальные вещества – коагулянты, введение которых в жидкость, содержащую мелкие взвешенные частицы, вызывает их слипание и выпадение в осадок (коагуляцию).
Хлорирование– обеззараживание питьевой воды, сточных вод путем обработки газообразным хлором, хлорной известью или другими хлорсодержащими соединениями.
Озонирование– обеззараживание воды с помощью озона.
Стабилизация– привидение в постоянное устойчивое состояние и поддержание этого постоянства.
Дистилляция - очищение воды от растворенных в ней минеральных солей, органических веществ и других примесей, с помощью разделения воды на отличающиеся по составу фракции путем частичного испарения воды и конденсация образующихся паров.
Вымораживание– выделение одного из компонентов жидкого раствора при охлаждении ниже температуры плавления этого компонента.
Ионообменные смолы– твердые нерастворимые вещества, способные обменивать свои ионы с ионами внешней среды. Применяются для умягчения воды и извлечения из растворов следов металлов.
Лекция 12,13. «Экологические принципы рационального использования природных ресурсов и охраны природы.»
РЕСУРСЫ ЕСТЕСТВЕННЫЕ (природные) – важнейшие компоненты окружающей человечество естественной среды, используемые для создания материальных и культурных потребностей общества (ресурсы животного мира, земельные, лесные, водные, рекреационные, эстетические и др.).
Они весьма разнообразны, как и возможности их применения в хозяйстве и быту. На рис. представлена классификация природных ресурсов, позволяющая оценить их масштабы запасов, возможность использования и комплекс необходимых мер по их охране. Они подразделяются на две группы – неисчерпаемые и исчерпаемые, последние в свою очередь подразделяются на невозобновимые и возобновимые.
Неисчерпаемые (неистощимые) ресурсы - количественно неиссякаемая часть природных ресурсов (солнечная энергия, морские приливы, текущая вода); иногда сюда относят атмосферу и гидросферу, хотя при значительных загрязнениях антропогенными токсикантами они могут переходить в категорию исчерпаемых (возобновимых).
Исчерпаемые – ресурсы, количество которых неуклонно уменьшается по мере их добычи или изъятия из природной среды. Они в свою очередь делятся на возобновимые (чистый воздух, вода, плодородная почва, растительность, животный мир) и невозобновимые (минеральные). Они могут быть истощены как потому, что не восполняются в результате природных процессов (медь, алюминий и др.), так и потому, что их запасы восполняются медленнее, чем происходит их потребление (нефть, уголь, горючие сланцы).
Природные ресурсы
Неисчерпаемые Исчерпаемые
С
олнечная
энергия
Возобновимые Невозобновимые
Ветер, приливы Чистый воздух Ископаемое топливо
Текущая вода Пресная вода Металлическое
Плодородная почва минеральное сырье
Растения и животные Неметаллическое
минеральное сырье
Основной принцип охраны природных ресурсов заключается в их рациональном, экономном использовании и воспроизводстве (по возможности).
Ресурсы рекреационные – это ресурсы, обеспечивающие отдых и восстановление здоровья и трудоспособности человека, а эстетические – сочетание природных факторов, положительно воздействующих на духовные богатства людей.
РЕСУРСЫ МИНЕРАЛЬНЫЕ – все пригодные для употребления вещественные составляющие литосферы, используемые в хозяйстве как минеральное сырье или источники энергии (ископаемое топливо, металлическое и неметаллическое сырье), относятся к исчерпаемым (невозобновимым) природным ресурсам.
Как известно, развитие общества со времени его зарождения и становления связано с использованием минерального сырья, извлекаемого из земных недр. Постоянно увеличивающийся расход сырья приводит к возрастанию темпов их добычи, в частности, только с 1955 по 1985 гг. мировая добыча бокситов возросла в 11 раз, фосфоритов и калийных солей – более чем в 5 раз, молибдена – почти в 7 раз, железной и хромовой руды – в 3,5 раза и т.д. Но запасы минерально-сырьевых ресурсов, особенно находящихся в недрах земли, не безграничны и практически невозобновимы. Прогнозы на перспективу о количестве возможных запасов специалистами оцениваются весьма различно, поэтому в таблице приводим один из имеющихся вариантов о запасах и их прогнозе основных видов минерального сырья на 1985-2000 гг.
Видно, что для указанных стран к 2000 г. запасов угля, железной, марганцевой и хромовой руд, фосфатного сырья должно хватить еще на 100-300 лет. Но запасов полиметаллических руд, содержащих никель, кобальт, вольфрам, молибден, медь, свинец, цинк, олово остается на 30-60 лет и менее. Бывший СССР обеспечен разведанными запасами основных видов полезных ископаемых по достигнутому уровню добычи на XX в. и более далекую перспективу. Однако, во всем мире качество разведуемых и осваиваемых запасов имеет тенденцию неуклонного ухудшения: растет зольность углей, снижается концентрация металлов в горной массе, увеличивается доля труднообогатимых и перерабатываемых минеральных удобрений. Так, в США содержание меди в рудах уменьшилось с 2,5-3% в начале века до 0,8% к концу 70-х годов. Только за последние 30 лет в районах, богатых полиметаллическими рудами (Австралия, Канада, США, Мексика), среднее содержание свинца и цинка в добываемых рудах снизилось в 2-2,5 раза. В нашей стране за этот же период содержание железа в сырой руде уменьшилось с 50 до 35% (Панфилов, 1990).
Запасы и прогноз основных видов минерального сырья в промышленно развитых странах мира (по Е.И. Панфилову).
Виды сырья Запасы минерального сырья
начало 2000 г.
Уголь, млн. т 780000
Железные руды, млн. т 130500
Марганцевые руды, млн. т 2900
Никель, тыс. т 51015
Кобальт, тыс. т 3250
Вольфрам, тыс. т 2381
Молибден, тыс. т 10450
Бокситы, млн. т 20100
Хромовые руды, млн. т 3547
Медь, млн. т 541
Свинец, млн. т 161
Цинк, млн. т 255
Олово, тыс. т 4330
Фосфатное сырье, млн. т 31320
Калийные соли, млн. т 15427
Сера самородная, млн. т 567
Асбест, млн. т 119
В последние годы возросла добыча энергетических видов сырья – нефти и природного таза. Так, в 1991 г. в мире было добыто 3340 млн. т нефти. Почти 40% добычи нефти приходится на США, Саудовскую Аравию и Россию. Добыча природного газа в 1991 г. в мире составила 2115 млрд. м³, из них на бывший СССР приходится 38% и на США – около 24%. Возрастает в мире добыча золота, если в 1988 г. она составляла 1919 т, то в 1991 г. возросла до 2157 т (из них на ЮАР приходится 601 т, США – 300 т, бывшего СССР – 242 и на Австралию – 234 т). В 1991 г. добыча алмазов в мире составила 106 млн. карат, в том числе в Австралии – 36 и в Заире – 19 млн. карат (Географический справочник, 1993).
По геологическим оценкам при сложившемся уровне годового потребления природных материалов по отношению к разведанным/конечным запасы составляют около, лет:
Медь 45/350 Молибден 60/600
Железо 100/2500 Цинк 20/600
Алюминий 20/68000 Сера 30/7000
Свинец 10/150 Уран 50/8500
В России полезные ископаемые делятся на категории запасов по степени разведанности и количественной определенности: А – детально разведанные месторождения с точно определенными границами залегания; В – разведанные месторождения с примерно определенными границами залегания; С1 – разведанные в общих чертах месторождения с запасами, подсчитанными с помощью экстраполяции; С2 – предварительно оцененные запасы, качество которых определено по единичным пробам и образцам. Все запасы А, В, С1 и С2 называют балансовыми, использование которых экономически целесообразно. Прочие запасы – забалансовые – при имеющейся технике не могут быть эффективно использованы.
В России имеется свыше 40% мировых запасов железной руды (Курское месторождение, Урал, Восточная Сибирь). За 70 последних лет добыто около 5 млрд. т. Условия добычи в настоящее время постоянно ухудшаются, а концентрация железа в руде падает. В России находятся месторождения бокситов, медных руд.
Эксплуатация месторождений полезных ископаемых связана с изъятием и загрязнением земли, нарушением земельного покрова, уничтожением растительного покрова. Горнодобывающая промышленность – один из лидеров по загрязнению водного и воздушного пространств. Косвенное влияние эксплуатации месторождения проявляется через создание примыкающего бытового и промышленного хозяйств, прокладку дорог, транспортировку значительных масс добываемых материалов, прокладку энергообеспечивающих систем, изъятие земли под отвалы. Создание эффективных технологических схем переработки руд позволяет вовлечь в использование большие запасы уже разведанного, но не используемого сырья. Сам процесс добычи может быть улучшен за счет применения химических и биологических методов. Это подземное выщелачивание руд, использование микроорганизмов.
Современная эпоха характеризуется все возрастающим потреблением минерально-сырьевых ресурсов. Как отмечает А.А. Арбатов, производство полезных ископаемых увеличилось к 2000 г. втрое по сравнению с 1970 г.
Поэтому возникает проблема более рационального использования минеральных ресурсов, которую можно решить следующими эффективными методами: 1) создание новых высокоэффективных способов геологической разведки полезных ископаемых; 2) создание ресурсосберегающих методов добычи; 3) комплексное использование минерального сырья; 4) сокращение потерь сырья на всех этапах освоения и использования запасов недр, особенно на стадиях обогащения и переработки сырья; 5) создание новых веществ, органический синтез минерального сырья и др.
РЕСУРСЫ МИНЕРАЛЬНЫЕ ОКЕАНА – это перспективный источник минеральных ресурсов на нашей планете, причем более 90% всех добываемых полезных ископаемых приходится на нефть и газ. Океан дает 90% мировой добычи брома, 60% магния, 1/3 поваренной соли и т. д.
Весьма разнообразны типы минеральных ресурсов дна Мирового океана. Практически неограниченны запасы стройматериалов; морские ресурсы золота, платины, алмазов примерно сопоставимы с запасами на суше. Запасы фосфоритов достигают примерно 90 млрд. т, а железомарганцевых конкреций – около 2-3 трлн. т.
В настоящее время более 20% нефти и газа добывается из моря, а через 10-20 лет это количество может удвоиться.
Значительный интерес представляют рудные отложения Красного моря, в центральной части которого на глубине 2000 м фиксируются горячие рассолы (температура более 60 ºС). В них содержание железа в 8000 раз, цинка в 500 раз, меди в 100 раз больше, чем в морской воде. В металлоносных рассолах содержание цинка до 10% и меди до 7%. Эти морские рудные образования представляют экономическую ценность.