Истощение ресурсов гидросферы. Загрязнение воды. Нормирование параметров качества воды

     Истощение ресурсов гидросферы. Загрязнение воды. Нормирование параметров качества воды.

     Гидросфера - одна из важнейших составляющих нашей планеты, объединяющая все свободные воды. Она занимает около 70% поверхности земного шара. Общие запасы воды в свободном состоянии составляют 1386 млн. км³. Если бы этой водой равномерно покрыть земной шар, то ее слой составил бы 3700 м. В то же время 97-98% воды - это соленые воды морей и океанов. И лишь 2-3% - пресная вода, необходимая для жизни. 75% пресной воды на Земле находится в виде льда, значительную часть ее составляют подземные воды, и лишь 1% доступен для живых организмов.

     Вода  входит в состав всех элементов биосферы. Это составная часть не только водоемов, но и воздуха, почвы, живых  существ.

     Вода - это источник жизни, без нее невозможно существование ни животных, ни растений, ни человека. Она входит в состав клеток и тканей любого животного и растения. Сложнейшие реакции в животных и растительных организмах могут протекать только при наличии воды. Тело человека на 65% состоит из воды. Тела животных содержат, как правило, не менее 50% воды. Растения также содержат много воды: картофель - 80%, помидор - 95% и т.д.

     Под влиянием солнечной энергии и  сил гравитации воды Земли могут  переходить из одного состояния в  другое и находятся в непрерывном  движении. Круговорот воды увязывает  воедино все части биосферы, образуя  в целом замкнутую систему; океан - атмосфера - суша.

     Гидросфера  играет решающую роль в формировании особых черт планеты. Она имеет большое  значение в процессах обмена кислородом и углекислым газом с атмосферой, способствует поддержанию относительно неизменного климата, что позволило  жизни воспроизводиться в течение  более 3 млрд. лет. Климат на Земле во многом зависит от водных пространств  и содержания водяного пара в атмосфере. Океаны и моря оказывают смягчающее, регулирующее воздействие на температуру  воздуха, накапливая тепло летом  и отдавая его атмосфере зимой. В океане происходит циркуляция и  перемешивание теплых и холодных вод.

     В гидросфере протекает основное количество химических реакций, обусловливающих  производство биомассы и химическую очистку биосферы. Факторы самоочищения водоемов многочисленны и многообразны. Условно их можно разделить на три группы: физические, химические и биологические.

     Среди физических факторов первостепенное значение имеют разбавление, растворение  и перемешивание веществ. Этому  способствует интенсивное течение  рек. Кроме того, на процесс очистки  влияют оседание в воде нерастворимых  осадков, а также отстаивание  загрязненных вод. Важным физическим фактором самоочищения является ультрафиолетовое излучение Солнца. Под его влиянием гибнут бактерии, вирусы, микробы.

     Из  химических факторов самоочищения следует  отметить окисление органических и  неорганических веществ кислородом, растворенным в воде.

     Активную  роль в самоочищении гидросферы играет совокупная деятельность всех населяющих водоемы организмов. В процессах  жизнедеятельности они окисляют (разлагают) органические загрязнители.

     Кроме всего указанного выше, гидросфера является важным источником продовольствия для людей и других обитателей суши, источником получения ценного  сырья и топлива. Океаны, моря, реки и другие водоемы представляют собой  природные пути сообщения и имеют  рекреационное значение.

     Водоемкость всего человеческого хозяйства  в XX столетии увеличилась в 12 раз и достигла около 5 тыс. км в год. Это почти 14% годового стока всех рек мира. Реки остаются преобладающим источником водоснабжения в мире.

     Около 70% мирового водопотребления приходится на сельское хозяйство, 13% - на промышленность, 10?/о - на коммунально-бытовые нужды, 7% - на собственные нужды водного  хозяйства (гидроэнергетика, судоходство, рыбное хозяйство и др.).

     Главными  источниками антропогенного загрязнения  гидросферы служат:

• сточные воды промышленных Предприятий;
• сточные воды коммунального хозяйства городов и других населенных пунктов;
• стоки систем орошения, поверхностные стоки с полей и других сельскохозяйственных объектов;
• атмосферные выпадения загрязнителей на поверхность водоемов и водосборных бассейнов;
• преднамеренное захоронение на дне морей и океанов различных токсических отходов (в том числе радиоактивных);
• утечка и аварийные выбросы загрязняющих веществ с судов и из подводных трубопроводов.

     Сточные воды - это воды, использованные на бытовые, производственные или другие нужды и загрязненные различными примесями, изменившими их первоначальный химический состав и физические свойства, а также воды, стекающие с территорий населенных пунктов и промышленных предприятий в результате выпадения атмосферных осадков или поливки улиц,

     В зависимости от происхождения, вида и состава они подразделяются на три основные категории:

• бытовые;
• производственные:
• атмосферные (поверхностные).

     Ежегодно  в водоемы сбрасывается 160 км³ промышленных стоков, в почвы вносится свыше 500 млн. т минеральных удобрений и около 3 млн. т ядохимикатов, треть которых смывается поверхностными стоками в водоемы. 30% поверхности океана покрыто нефтепродуктами, которые затрудняют поступление кислорода из атмосферы в воду. Сюда же в огромных количествах попадают хлорорганические токсины, радионуклиды, тяжелые металлы.

     Около 1,3 млрд. человек пользуются в быту только загрязненной водой, В результате - эпидемии холеры, тифа и других инфекционных заболеваний. Загрязнение рек и  морей сопровождается размножением микроорганизмов, массовой гибелью  рыб и других водных животных и  растений.

     Общая масса загрязнителей гидросферы огромна - около 15 млрд. т. в год. К  наиболее опасным загрязнителям  относятся соли тяжелых металлов, фенолы, пестициды и другие органические яды, нефтепродукты, синтетические  поверхностно-активные вещества (СПАВ) и другие моющие средства, минеральные  удобрения.

     Кроме химического загрязнения, определенное значение имеют также механическое, тепловое, радиоактивное и биологическое  загрязнения.

     Нормирование  качества воды рек, озер и водохранилищ проводится в соответствии с санитарными правилами и нормами охраны поверхностных вод от загрязнения СанПиН № 4630-88. Согласно указанным правилам, все водоемы делятся на две категории:

     1) водоемы питьевого и культурно-бытового  назначения;

     2) водоемы рыбохозяйственного назначения.

     Правила устанавливают нормируемые значения для следующих параметров воды водоемов:

• содержание плавающих примесей и взвешенных веществ,
• органолептические показатели (запах, привкус, окраска),
• температура воды,
• значение рН,
• состав и концентрации минеральных примесей,
• количество растворенного в воде кислорода,
• биохимическая потребность воды в кислороде,
• химическая потребность воды в кислороде,
• состав и предельно допустимая концентрация ядовитых, вредных веществ и болезнетворных бактерий.

     ПДКв (г/м³) - предельно допустимая концентрация вещества в воде водоемов питьевого и культурно-бытового водопользования. Эта концентрация не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей его жизни и на здоровье последующих поколений, а также не должна ухудшать гигиенические условия водопользования.

     Органолептическими  показателями, характеризующими качество воды водоемов, являются запах, привкус, окраска.

     Значение  рН характеризует кислотные свойства среды. Нейтральными считаются воды с рН, находящейся в пределах от 6,5 до 8,5.

     Общий уровень загрязнения водоемов может  характеризоваться количеством  кислорода, расходуемым на окисление  загрязнителей. При этом различают  биохимическую (БПК) и химическую (ХПК) потребности в кислороде.

     Под БПК (мг О₂/л) понимается такое количество кислорода в воде, которое требуется живым организмам для окисления органических загрязнителей, присутствующих в воде, за определенный промежуток времени. Процесс биохимического окисления протекает медленно, поэтому БПК записывается с индексом, обозначающим количество суток, в течение которых шло окисление: БПК₅, БПК₁₀ и т.д. Причем, БПК₅ < БПК ₁₀.

     С увеличением индекса БПК стремится  к какой-то предельной величине, Эту  максимальную величину называют полной биохимической потребностью (БПК_п). Под ХПК понимается величина, характеризующая общее содержание в воде восстановителей, реагирующих с сильными окислителями. ХПК выражается количеством кислорода, эквивалентным количеству расходуемого окислителя, необходимого для окисления всех восстановителей, содержащихся в воде. На практике в качестве окислителя могут использоваться хлор, озон и другие вещества.

     Рациональное  использование водных ресурсов. Защита гидросферы от загрязнений.

     Санитарные  правила и нормы охраны поверхностных  вод от загрязнения запрещают  сбрасывать в водоемы сточные  воды, если этого можно избежать, используя более рациональную технологию, безводные процессы и системы  повторного и оборотного водоснабжения, а также если сточные воды содержат ценные отходы, которые можно утилизировать. Широкое распространение получило повторное (последовательное) использование водных ресурсов, При этой системе водоснабжения вода используется последовательно в нескольких производственных процессах или в оборудовании без дополнительной обработки и очистки или после соответствующей очистки (рис,8а). Особенно часто такой способ встречается в отделочном производстве при промывке или крашении продукции. В ряде отраслей промышленности 90-95% сточных вод используется в системах оборотного водообеспечения (рис. 86), предназначенных для многократного использования воды в технологических процессах. При оборотном водоснабжении предусматривается очистка сточной воды, охлаждение оборотной воды, обработка и повторное использование сточной воды. Применение оборотного водоснабжения позволяет в 10-50 раз уменьшить потребление природной воды.

     Основным  направлением уменьшения сброса сточных  вод и загрязнения ими водоемов является создание замкнутых систем водного хозяйства. Под замкнутой системой водного хозяйства промышленного предприятия понимается система, в которой вода используется в производстве многократно без очистки или после соответствующей обработки, исключающей образование каких-либо отходов и сброс сточных вод в водоем (рис. 8в). Создание оборотных и замкнутых систем водоснабжения - наиболее перспективный путь уменьшения потребления свежей воды. Для защиты гидросферы от загрязнения применяют различные методы очистки производственных и бытовых сточных вод. Их можно разделить на пять групп; механические, биохимические (биологические), физико-химические, химические, термические.

      Загрязнение и деградация почв. Классификация  твердых отходов

     Почва - главный фундамент жизни. Это  уникальное и, в тоже время, легкоуязвимое  природное образование. Человек  разрушает почву на глубину 1 см всего  за 3 года. Основные причины потерь и  деградации почв;

• ветровая и водная эрозия при механической обработке;
• отведение земель под строительство городов, предприятий, дорог и т.п.;
• затопление при строительстве ГЭС;
• загрязнение отходами производства и быта;
• закисление кислотными дождями;
• засоление при неграмотной агротехнике и мелиорации;
• химическое и радиационное загрязнение;

     потери  при авариях.

     Загрязнение земель может осуществляться путем  непосредственного внесения в них  избыточного количества минеральных  удобрений, ядохимикатов, твердых отходов, а также опосредованно через  воздушную или водную сред) выхлопными газами автотранспорта, осадками, сточными водами и т.п. Актуальной проблемой для Беларуси является радиоактивное загрязнение местности, вызванное аварией на Чернобыльской АЭС, которому подвержено 22% территории республики.

     Отходы  производства - остатки сырья, материалов и полуфабрикатов, образующиеся в процессе производства продукции или выполнения работ и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства, а также сопутствующие вещества, образующиеся в процессе производства и не находящие применения в производстве.