Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
1106.doc
Скачиваний:
1
Добавлен:
19.12.2018
Размер:
663.04 Кб
Скачать

Вопросы для самопроверки

  1. Строение атмосферы и ее защитные функции.

  2. Пыль ее состав, источники появления и влияние на загрязнение атмо- сферного воздуха.

  3. Загрязняющие газы в атмосфере, их источники и последствия.

  4. Признаки отрицательного влияния кислотных дождей в окружающей среде, меры к их устранению.

  5. Парниковый эффект, причины и последствия.

Лекция 4 вода

План

- Соотношение различных вод на Земле.

- Для чего нужна вода?

- Состав воды.

- Методы очистки загрязненных вод.

Водная оболочка Земли называется гидросферой. Гидросфера – это совокупность всех водных объектов: океаны, моря, озера, реки, под­земные воды, ледники, водохранилища, болота, снежный покров. Она занимает до 71 % всей поверхности земного шара (2/3 площа­ди). Более всего воды в морях и океанах – 93,96 %. Подземные воды включают до 4,12 % воды, в ледниках – 1,65 %, озерах – 0,02 %. Речные воды составляют всего 0,0001 %. Если образно представить, что все воды гидросферы заключены в трехлитровой банке, то пресные воды рек от этого объема составят менее полстакана.

Воды на Земле очень много. Не зря наша планета из космоса имеет голубой цвет. Но большая часть воды не пригодна ни для питья, ни для технических целей. В пресной воде минеральных солей (сухой остаток) не должно быть более 1 г/л, морские воды имеют минерализа­цию до 35 г/л.

Воды мирового океана имеют огромное значение для всей планеты.

Средняя температура поверхностных вод мирового океана составляет +17,5 °С, наибольшая температура у экватора – до +28 °С. По мере приближения к полюсам она понижается до минус 2,8 °С, в придонном слое до минус 2 °С. В результате перепада температур именно над океанами зарождаются ветры, циклоны, тайфуны, что во многом способствует созданию кли­мата на Земле. Теплые ветры над океанами создают тропические ливни в зоне экватора, ближе к северу – обильные снегопады и похолодание.

В океане есть мощные подводные течения (Гольфстрим, Куросио и др.), которые подогревают прибрежную часть суши. Есть и холодные течения.

Океан очищает атмосферный воздух микрофлорой, находящейся вблизи поверхности воды (фитопланктон), и водорослями и служит источником кислорода.

Именно в океане происходят постоянные природные крупномасштабные химические реак­ции – поглощение углекислого газа СО2. Считается, что именно в во­дах океана находится до 2 % СО2, т.е. в 60 раз больше чем в атмос­фере (0,03 %). Углекислый газ соединяется в воде с гидрокарбонатами кальция НСО3, в результате происходят и происходили миллионы лет назад мощные накопления химических осадков в виде горной породы – известняка. Активно по отношению к СО2 ведут себя Мg и Fe. Они тоже формируют горные породы, накапливающиеся на дне океанов и морей.

Различные организмы, в том числе и микроскопических размеров, обитающие в океанах и морях, пропуская через себя воду, чистят её как фильтры. Кстати, чистейшие воды Байкала в основном обязаны своим качеством именно деятельности маленького рачка эпишуре длиной всего 1,5 мм.

В мелководной части морей интенсивно проводится добыча нефти, руд вольфрама, олова, золота и др. На дне океанов есть так называемые «черные курильщики» – подводные небольшие извержения с температурой +400 °C. Эти выделения содержат концентрированные соединения Fe, Ni, Co, Mn и других элементов в таких количествах, что их можно добывать как руду.

Моря и океаны – неиссякаемый источник энергии, духовного богатства, поставщики рыбных и многочисленных других биоресурсов. Прибрежные части их – прекрасные места отдыха общества.

В XX в. отмечены заметные загрязнения этих крупных бассейнов. В настоящее время на каждый квадратный километр поверхности океана при­ходится до 17 т выброшенных ЗВ, принесенных с суши. Десятки миллионов тонн отходов сбрасываются в океаны за год. В тяжелом экологичес­ком состоянии находятся многие внутренние моря. Загрязнение морей и океанов называется дампинг.

Основные запасы пресных вод содержатся в ледниках. Это кладо­вые воды на высоких горах и полюсах. На территории Антарктиды, например, находится 2/3 мирового запаса пресной воды. Много хоро­шей воды в крупных озерах: Великие озера в Америке, озеро Виктория в восточной Африке, самое глубокое в мире озеро Байкал (глубина 1620 м). Реки – основные источники пресных вод, используемые человеком с древнейших времен, существует понятие «великие реки мира», которые являются крупнейшими артериями водотока (табл.2).

В мире уже создано более 30 тысяч крупных водохранилищ пресных вод различной емкости (для создания плотин и работы ГРЭС, для целей полива сельхозугодий и др.). В США – 689, в Европе –512, Индии – 202, на территории Южной Америки – 211, в Китае –147, в Канаде и Мексике – по 140, в Африке – 115, Австралии – 60 водохранилищ.

В бывшем СССР было создано 237 водохранилищ. Самые крупные водохранилища в РФ – Братское на Ангаре с объемом воды 170 км3, Красноярское на Енисее длиною 384 км и объемом 75 км3, Куйбышевское на Волге объемом 58 км3, очень длинное Рыбинское и др.

Некоторые специалисты опасаются, что из-за большого объема воды, накопленной на континентах в водохранилищах, существенно нарушается баланс вод суша – море, что в свою очередь может вызвать смещение вращения земной оси.

Таблица 2

Великие реки мира

Река

Площадь

водосбора,

млн. км2.

Длина,

км

Средний расход воды,

тыс. м3

Примечание

Амазонка

Миссисипи

Нил

Янцзы

Хуанхэ

Волга

Обь

Енисей

Лена

Амур

Иртыш

7

> 3

≈ 3

2

> 1

1.3

3

2.6

2.5

2

2

6200

3950

6600

1800

3500

3500

3650

> 4000

4400

2800

4248

220

19

3

31

≈ 8

≈ 8

13 – до 43

20 – до 60

17 – до 50

11 – до 40

0,8

500 притоков

более 2 тыс. наименований рыб

в весен. половодье

– « –

– « –

и меньше

После строительства в верховьях р. Иртыш трех плотин он сильно обмелел, и в настоящее время глубина в районе г. Омска едва достигает 6–8 м.

Река Иртыш от истоков течет 500 км по территории Китая. Из-за недостатка воды на сельскохозяйственных территориях Китай создает канал, чтобы подвести воду для орошения полей. Часть чистых вод р. Иртыш будет уходить именно туда и, следовательно, расход воды, достигающий Омской области, еще более понизится, а концентрации ЗВ в воде повысятся.

Известно, что вода находится в непрерывном движении, называемом круговоротом воды (рис. 6).

За счет этого вода в реке может заменяться, обновляться через 10–12 суток, т.е. самоочищаться. При этом часть ЗВ выпадает в осадок. Часть загрязнений в виде коллоидов и ферментов (остатки споровой органики, различных микроорганизмов и т.п.) под действием мягких УФ-излучений разлагается, некоторые химические соединения окисля­ются, коагулируют. Имеет значение также поступление свежих вод от родников и боковых притоков. Воду очищают водоросли, прибрежная растительность, микроорганизмы. Очищение воды в реках может происходить тогда, когда загрязнения устраняются. Если же ЗВ поступают постоянно и в больших количествах, то вода теряет способность вос­ста­нав­ли­ва­ть­ся.

Рис. 6. Круговорот воды в природе

Практически все реки мира в настоящее время в той или иной сте­пени загрязнены, особенно все крупные реки России.

Вода – прекрасный растворитель. Поэтому в составе речных вод, вод озер, водохранилищ и в подземных водах, даже если они прозрач­ные, содержатся примеси:

- твердые – взвешенные вещества (частицы песка, глины, ила, сажи, шлам, радиоактивные частицы, пепел);

- жидкие – нефть, нефтепродукты (1 л бензина способен загрязнить до 10 т воды), фенол;

- химические – кислоты, щелочи, растворимые в воде соли (карбонаты, сульфаты, хлориды, нитраты), азот и фосфор, растворимые в воде соединения металлов Fe, Cu, Zn, Pb, Hg, As, Cr, соединения Si, P, F, пестициды, диоксины, СПАВ (синтетические поверхностно-активные вещества – детергенты);

- органические – остатки пищи, трупов, водоросли, гумус, фекалии, патогенные микроорганизмы (возбудители заболеваний – холеры, чумы, туберкулеза, дизентерии, гепатита и др.), многие из них входят в состав донных осадков – эвапоритов.

Загрязнение вод приводит к процессу эвтрофикации водоемов – «цветению вод», разрастанию растительности Обилие в воде растительности и ЗВ снижает содержание в ней кислорода, что отрицательно сказывается на ее обитателях.

По данным исследователей, содержание 10 г нефти (чайная ложка) в 1 м3 воды уже губительно для рыбной икры. Одна тонна нефти растекается на поверхности воды на 12 км2. Достаточно 1 л нефти, чтобы лишить кислорода 400 тонн морской воды. Сырая легкая нефть, пролитая на поверхность воды, испаряется за сутки примерно на 10 %, за 20 дней – на 50 %. Тяжелые разновидности нефти практически не испаряются. Нефть можно разложить химическим, биологическим или механическим способом (дробление на мелкие час­тицы). Известны около 100 видов бактерий, грибков, губок, водо­рослей, способных превращать углеводороды нефти в двуокись углерода и воду (СО2 + Н2О). В благоприятных условиях (температура 20-30 °С) деятельность организмов активизируется. Под действием солнечного света углеводороды нефти окисляются, образуя безвредные раствори­мые в воде вещества. Тяжелые остатки нефти тонут. По некоторым исследованиям известно, что нефть, попавшая в море, не создает ни постоянной, ни временной опасности для живущих в воде организмов и не накапливается в них, а свободно проходит через пищевой тракт. Попадание нефти в человека по пищевой цепи исключено. Гораздо опаснее сырой нефти, изготов­ленные из неё нефтепродукты – бензин, дизельное топливо и др.

Для чего человеку нужна вода?

1. Питьевая вода – для нормального течения физиологических процессов в организме человека (пищеварение, усвоение, удаление шлаков), для кровотворения, синтеза веществ в клетках и др. Если живые существа теряют более 20 % воды, они гибнут. Человек может прожить без пищи несколько недель, а без воды только несколько дней. Человеку в норме необходимо 2 л воды в сутки. Если он занимается спортом или физической работой, то 5 л, в пустыне – до 12 л. Даже голод не так мучителен, как жажда.

2. Вода нужна для быта (стирка, мытье и др.), для системы отопления, канализации, для спорта (бассейны, катки, лодочные станции), для мытья автомашин, железнодорожных вагонов, цистерн, для лечебных целей (курорты, водолечебницы, например, радоновые воды, воды с J, Br, Fe и др). Вода нужна для эстетики – фонтаны, мытье улиц.

3. Вода нужна и для технических целей: для плавки метал­ла, для получения бумаги, тканей, пластмасс, резины, капронового волокна и т.д. Для выплавки 1 т чугуна и получения 1 т стали требуется не менее 300 м3 воды, для получения 1 т меди – 500 м3, алюминия – 1500 м3, никеля – 4000 м3, для получения золота, алмазов также нужна вода. Вода нужна для работы ТЭЦ, АЭС, для добычи полезных ископаемых. В агротехнических целях тоже используется вода. Чтобы вырастить 1 т пшеницы, нужно затратить 1,5 т воды, для 1 т риса – 4 т воды, для 1 т хлопка почти 10 т воды.

Вода – это дешевый вид транспорта (пароходы, баржи, танкеры), дешевая электроэнергия.

Самая чистая вода – дистиллированная, но её нельзя пить, так как в ней нет многих элементов, необходимых организму (J, Br, Fe, Со, Zn и др.). Если в воде мало J (горные реки), то у населения развивается заболевание щитовидной железы – зоб. Нехватка йода пополняется лекарствами. Если в воде много F, это может вызвать хрупкость костей, если мало, развивается кариес зубов, тогда врачи рекомендуют пользоваться зубной пастой с содержанием фтора. Если в воде излишки Са, вода жесткая, создается накипь в кот­лах, в посуде. Её нельзя использовать для приготовления пищи, мытья. В организме могут образоваться «камни». Существуют специальные ГОСТы, нормы, стандарты на качество питьевой воды и качество вод, применяемых в отдельных производствах (пищевой, парфюмерной, фармакологической, резиновой и многих других).

Так как воды рек и озер в настоящее время загрязнены, её чистят разными способами:

  • механическими (решеты, фильтры, песколовки, отстаивание);

  • химическими (с применением реагентов – флокулянтов, коагулянтов и других, которые дают хлопьевидные осадки, способные увлечь, собрать ЗВ).

  • биологическими (активным илом, включающим микроорганизмы или растения).

Существует семь классов по степени загрязнения пресных вод (очень чистые, чистые, слабо, средне/сильно загрязненные, предельно загрязненные). Так, вода в р.Иртыш относится к 6 классу – сильно загрязненная. Три самые загрязненные реки России: Волга, Кама и Иртыш.

Как, где и чем загрязняются воды р. Иртыш?

Река берет свое начало в горах Монгольского Алтая. Здесь воды – чистые, так как потоки собираются из ледников и родников. Через сотни километров пробега вода попадает на равнинную часть Усть-Каменогорской области Казахстана. На этой территории издавна ведутся горные работы по добыче полиметаллов и за долгие годы накопились массы горных отвалов. В них есть остатки рудных элементов. Атмосферными осадками эти соединения вымываются и попадают в воды реки. Горно-перерабатывающие предприятия имеют сточные (весьма загрязненные) воды, которые должны очищаться. Но делается это не всегда качественно, и загрязняющие элементы также оказываются в водах реки.

На территории Усть-Каменогорской области построены три плотины (Бухтарминская, высотою 71 м, Усть-Каменогорская, Шульбинская), которые, по выражению писателя Распутина В. Г., «как удавки на теле реки». Гидротехнические сооружения – плотины на реках очень нужны человеку. Они дают дешевую электроэнергию, регулируют сток реки, дают воду для полива. Но они же являются и отрицательными факторами в жизни водотока, влияющими негативно на живую природу:

  • на реках в зоне плотины происходит изменение температурного и ледового режима.

  • выше плотины возникают огромные по площади водохранилища (например, на Бухтарминской плотине водохранилище длиной более 300 км), а следовательно, происходит потеря пойменных земель, затопление территорий (населенных пунктов, сельскохозяйственных полей, складов, прибрежных лесов, могильников, скотомогильников и пр.).

  • в водохранилищах с годами ухудшается качество воды от процессов застоя и так называемого «цветения» воды – процессов эвтрофикации.

  • нарушаются рыбоходы и многое др.

Далее р. Иртыш протекает по территории Семипалатинской и Павлодарской областей, где имеются свои предприятия, спускающие загрязненные воды в реку. Кроме того, на пути Иртыша находятся тысячи мелких населенных пунктов, сельскохозяйственные поля, фермы, которые вносят свою долю загрязнений. С Семипалатинской области возможно поступление радионуклидов.

Таким образом, в воде р.Иртыш обнаруживаются постоянно в повышенных количес­твах (иногда превышающих нормы ПДК в десятки раз) – нефть и нефте­продукты (до 30 ПДК), соединения Сu (до 32 ПДК), Mn, Fe (до 56 ПДК), Zn, As, Cd, Pb, Ni, Cr+6, Нg (до 8,8 ПДК), формальдегид, фенол (40 ПДК), азот аммонийный, пестициды. По данным Комитета природных ресурсов, в водах реки постоянно присутствуют бензол, ацетальдегид, хлороформ, дихлорэтан, трихлорэтан и еще много ЗВ. Некоторые из них обладают канцерогенными свойствами. Очень плохие и микробиологические показатели, фиксирующие постоянное присутствие в воде патогенных микроорганизмов – кишечные палочки и яйца гельминтов, возбудителей болезней (дизентерия, тиф, гепатит и др.).

Речную воду для населения в г. Омске специально очищают на станции водоканала. В неё добавляют флокулянты и коагулян­ты, создающие студенистые массы, в которые и собираются ЗВ. Вода, пройдя 22 км, по трубам поступает на станцию, хлорируется, отстаивается, фильтруется, освобождается от посторонних примесей, вновь хлорируется и подается населению. Специалисты гарантируют, что очищенная на станции вода соответствует ГОСТу. Но, пройдя по разводящим стальным трубам городского водопровода (их в городе более 2 тыс. км) химически активная хлорированная вода может вновь напитаться нежелательными примесями. Врачи рекомендуют водопровод­ную воду очищать в домашних условиях.

Существует федеральный закон об охране водоемов. Все предприятия обязаны качественно очищать свои сточные воды и наладить оборотное водоснабжение, чтобы сократить объемы забора природных вод. Фактически предприятия свои сточные воды чистят не всегда качественно и сбрасывают их непосредственно в воды реки. В районе нашего города существует 43 выпуска загрязненных производственных вод, ливневых стоков и даже канализацион­ных вод.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]