Экология воды

ВВЕДЕНИЕ 

Вода занимает особое положение среди природных богатств Земли.

Водная среда, которая  включает поверхностные и подземные  воды называется гидросферой. Поверхностные  воды в основном сосредоточены в

Мировом океане, содержащем около 91% всей воды на Земле. Поверхность океана

(акватория) составляет 361 млн. кв. км. Она примерно в  2,4 раза больше площади суши  – территории, занимающей 149 млн.  кв. км. Если распределить воду  ровным слоем, то она покроет  Землю толщиной 3000 м.

Вода в океане (94%) и под землей – соленая. Количество пресной воды составляет 6% от общего объема воды на Земле, причем очень  малая ее доля

(всего 0,36%) имеется  в легкодоступных для добычи  местах. Большая часть пресной  воды содержится в снегах, пресноводных  айсбергах и ледниках (1,7%), находящихся  в основном в районах южного  полярного круга, а также глубоко  под землей (4%). Годовой мировой  речной сток пресной воды составляет 37,3-

47 тыс. куб. км. Кроме того, может использоваться  часть подземных вод, равная 13 тыс. куб. км.

В настоящее время  человечество использует 3,8 тыс. куб. км. воды ежегодно, причем можно увеличить потребление максимум до 12 тыс. куб. км.

При нынешних темпах роста потребления воды этого  хватит на ближайшие 25-30 лет. Выкачивание грунтовых вод приводит к оседанию почвы и зданий (в Мехико и Бангкоке) и понижению уровней подземных вод на десятки метров (в Маниле).

Огромное значение вода имеет в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Общеизвестна необходимость  ее для бытовых потребностей человека, всех растений и животных. Для многих живых существ она служит средой обитания.

Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сельского хозяйства, значительное расширение площадей орошаемых земель, улучшение культурно-бытовых условий  и ряд других факторов все больше усложняет проблемы обеспечения  водой.

Каждый житель Земли  в среднем потребляет 650 куб. м воды в год (1780 л в сутки). Однако для удовлетворения физиологических потребностей достаточно

2,5 л в день, т.е.  около 1 куб. м в год. Большое  количество воды требуется сельскому  хозяйству (69%) главным образом  для орошения; 23% воды потребляет  промышленность; 6% расходуется в  быту.

С учетом потребностей воды для промышленности и сельского  хозяйства расход воды в нашей  стране – от 125 до 350 л в сутки  на человека (в Санкт- Петербурге 450 л, в Москве – 400 л). 

В развитых странах  на каждого жителя приходится 200-300 л  воды в сутки, в городах 400-500 л, в  Нью-Йорке – более 1000 л, в Париже – 500 л, в

Лондоне – 300 л. В то же время 60% суши не имеет достаточного количества пресной воды. Четверть человечества (примерно 1,5 млн человек) ощущает ее недостаток, а еще 500 млн страдают от недостатка и плохого качества питьевой воды, что приводит к кишечным заболеваниям.

Много воды потребляют химическая и целлюлозно-бумажная промышленность, черная и цветная металлургия. Развитие энергетики также приводит к резкому  увеличению потребности в воде. Значительное количество воды расходуется для  потребностей отрасли животноводства, а также на бытовые потребности  населения. Большая часть воды после  ее использования для хозяйственно- бытовых нужд возвращается в реки в виде сточных вод.

Дефицит пресной  воды уже сейчас становится мировой  проблемой. Все более возрастающие потребности промышленности и сельского  хозяйства в воде заставляют все  страны, ученых мира искать разнообразные  средства для решения этой проблемы.

На современном  этапе определяются такие направления  рационального использования водных ресурсов: более полное использование  и расширенное воспроизводство  ресурсов пресных вод; разработка новых технологических процессов, позволяющих предотвратить загрязнение водоемов и свести к минимуму потребление свежей воды.

Под загрязнением водных ресурсов понимают любые изменения  физических, химических и биологических  свойств воды в водоемах в связи  со сбрасыванием в них жидких, твердых  и газообразных веществ, которые  причиняют или могут создать  неудобства, делая воду данных водоемов опасной для использования, нанося ущерб народному хозяйству, здоровью и безопасности населения.

Источниками загрязнения  признаются объекты, с которых осуществляется сброс или иное поступление в  водные объекты вредных веществ, ухудшающих качество поверхностных  вод, ограничивающих их использование, а также негативно влияющих на состояние дна и береговых  водных объектов.

Загрязнение поверхностных  и подземных вод можно распределить на такие типы: механическое - повышение  содержания механических примесей, свойственное в основном поверхностным видам загрязнений; химическое - наличие в воде органических и неорганических веществ токсического и нетоксического действия; бактериальное и биологическое - наличие в воде разнообразных патогенных микроорганизмов, грибов и мелких водорослей; радиоактивное - присутствие радиоактивных веществ в поверхностных или подземных водах; тепловое - выпуск в водоемы подогретых вод тепловых и атомных ЭС.

Основными источниками  загрязнения и засорения водоемов является недостаточно очищенные сточные  воды промышленных и коммунальных предприятий, крупных животноводческих комплексов, отходы производства при разработке рудных ископаемых; воды шахт, рудников, обработке и сплаве лесоматериалов; сбросы водного и железнодорожного транспорта; отходы первичной обработки  льна, пестициды и т.д. Загрязняющие вещества, попадая в природные водоемы, приводят к качественным изменениям воды, которые в основном проявляются в изменении физических свойств воды, в частности, появление неприятных запахов, привкусов и т.д.); в изменении химического состава воды, в частности, появление в ней вредных веществ, в наличии плавающих веществ на поверхности воды и откладывании их на дне водоемов.

Сточные воды разделяют  на три группы: фановые, или фекальные; хозяйственно-бытовые, включающие стоки  от камбуза, душей, прачечных и др.; подсланевые, или нефтесодержащие.

Для фановых сточных  вод характерно высокое бактериальное  загрязнение, а также органическое загрязнение(химическое потребление кислорода достигает1500-2000мг/л.). объём этих вод сравнительно невелик.

Хозяйственно бытовые  сточные воды характеризуются невысоким  органическим загрязнением. Эти сточные  воды обычно сбрасываются за борт судна  по мере образования. Сброс их запрещён только в зоне санитарной охраны.

Подсланевые воды образуются в машинных отделениях судов. Они отличаются высоким содержанием нефтепродуктов.

Производственные  сточные воды загрязнены в основном отходами и выбросами производства. Количественный и качественный состав их разнообразен и зависит от отрасли  промышленности, ее технологических  процессов; их делят на две основные группы: содержащие неорганические примеси, в т.ч. и токсические, и содержащие яды.

К первой группе относятся  сточные воды содовых, сульфатных, азотно- туковых заводов, обогатительных фабрик свинцовых, цинковых, никелевых руд и т.д., в которых содержатся кислоты, щелочи, ионы тяжелых металлов и др.

Сточные воды этой группы в основном изменяют физические свойства воды.

Сточные воды второй группы сбрасывают нефтеперерабатывающие, нефтехимические заводы, предприятия  органического синтеза, коксохимические  и др. В стоках содержатся разные нефтепродукты, аммиак, альдегиды, смолы, фенолы и другие вредные вещества. Вредоносное действие сточных вод  этой группы заключается главным  образом в окислительных процессах, вследствие которых уменьшается  содержание в воде кислорода, увеличивается  биохимическая потребность в  нем, ухудшаются органолептические  показатели воды.

Загрязнение сточными водами в результате промышленного  производства, а также коммунально-бытовыми стоками ведет к эвтрофикации водоемов – обогащению их питательными веществами, приводящему к чрезмерному развитию водорослей, и к гибели других водных экосистем с непроточной водой (озер, прудов), а иногда к заболачиванию местности.

Довольно вредным  загрязнителем промышленных вод  является фенол. Он содержится в сточных  водах многих нефтехимических предприятий. При этом резко снижаются биологические  процессы водоемов, процесс их самоочищения, вода приобретает специфический  запах карболки.

На жизнь населения  водоемов пагубно влияют сточные  воды целлюлозно- бумажной промышленности. Окисление древесной массы сопровождается поглощением значительного количества кислорода, что приводит к гибели икры, мальков и взрослых рыб. Волокна и другие нерастворимые вещества засоряют воду и ухудшают ее физико-химические свойства. На рыбах и на их корме - беспозвоночных - неблагоприятно отражаются молевые сплавы. Из гниющей древесины и коры выделяются в воду различные дубильные вещества. Смола и другие экстрактивные продукты разлагаются и поглощают много кислорода, вызывая гибель рыбы, особенно молоди и икры. Кроме того, молевые сплавы сильно засоряют реки, а топляк нередко полностью забивает их дно, лишая рыб нерестилищ и кормовых мест.

Нефть и нефтепродукты  на современном этапе являются основными  загрязнителями внутренних водоемов, вод и морей, Мирового океана. Попадая  в водоемы, они создают разные формы загрязнения: плавающую на воде нефтяную пленку, растворенные или  эмульгированные в воде нефтепродукты, осевшие на дно тяжелые фракции и т.д. Это затрудняет процессы фотосинтеза в воде из-за прекращения доступа солнечных лучей, а также вызывает гибель растений и животных. При этом изменяется запах, вкус, окраска, поверхностное натяжение, вязкость воды, уменьшается количество кислорода, появляются вредные органические вещества, вода приобретает токсические свойства и представляет угрозу не только для человека. 12 г нефти делают непригодной для употребления тонну воды. Каждая тонна нефти создает нефтяную пленку на площади до 12 кв. км. Восстановление пораженных экосистем занимает 10-15 лет.

Атомные электростанции радиоактивными отходами загрязняют реки.

Радиоактивные вещества концентрируются мельчайшими планктонными микроорганизмами и рыбой, затем  по цепи питания передаются другим животным.

Установлено, что  радиоактивность планктонных обитателей в тысячи раз выше, чем воды, в  которой они живут. 

Сточные воды, имеющие  повышенную радиоактивность (100 кюри на 1л и более), подлежат захоронению  в подземные бессточные бассейны и специальные резервуары.

Рост населения, расширение старых и возникновение новых  городов значительно увеличили  поступление бытовых стоков во внутренние водоемы. Эти стоки стали источником загрязнения рек и озер болезнетворными  бактериями и гельминтами. В еще  большей степени загрязняют водоемы  моющие синтетические средства, широко используемые в быту. Они находят  широкое применение также в промышленности и сельском хозяйстве. Содержащиеся в них химические вещества, поступая со сточными водами в реки и озера, оказывают значительное влияние  на биологический и физический режим  водоемов. В результате снижается  способность вод к насыщению  кислородом, парализуется деятельность бактерий, минерализующих органические вещества.

Вызывает серьезное  беспокойство загрязнение водоемов пестицидами и минеральными удобрениями, которые попадают с полей вместе со струями дождевой и талой воды. В результате исследований, например, доказано, что инсектициды, содержащиеся в воде в виде суспензий, растворяются в нефтепродуктах, которыми загрязнены реки и озера. Это взаимодействие приводит к значительному ослаблению окислительных функций водных растений.

Попадая в водоемы, пестициды накапливаются в планктоне, бентосе, рыбе, а по цепочке питания  попадают в организм человека, действуя отрицательно как на отдельные органы, так и на организм в целом.

В связи с интенсификацией  животноводства все более дают о  себе знать стоки предприятий  данной отрасли сельского хозяйства.

Сточные воды, содержащие растительные волокна, животные и растительные жиры, фекальную массу, остатки плодов и овощей, отходы кожевенной и целлюлозно-бумажной промышленности, сахарных и пивоваренных заводов, предприятий мясомолочной, консервной и кондитерской промышленности, являются причиной органических загрязнений  водоемов.

В сточных водах  обычно около 60% веществ органического  происхождения, к этой же категории  органических относятся биологические (бактерии, вирусы, грибы, водоросли) загрязнения  в коммунально-бытовых, медико-санитарных водах и отходах кожевенных и  шерстомойных предприятий.

Серьёзной экологической  проблемой является то, что обычным  способом использования воды для  поглощения тепла на тепловых электростанциях  является прямая прокачка пресной озерной  или речной воды через охладитель и затем возвращение её в естественные водоёмы без предварительного охлаждения. Для электростанции мощностью 1000 МВт  требуется озеро площадью