Автор: Пользователь скрыл имя, 10 Ноября 2011 в 18:37, контрольная работа
Загрязнение воды. Способы попадания загрязнений в воду. «Пороговый уровень» загрязнения.Действие загрязнений на основные параметры водной системы: кислород, биологически активные вещества, взвешенные частицы. Тепловое воздействие загрязнений.
ГОУ
ВПО ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
НЕФТЕХИМИЧЕСКИЙ
ИНСТИТУТ
КАФЕДРА
ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ
Электронный
семинар
Дисциплина:
Химия окружающей среды
Выполнила: студент гр. ЗОС-517
Омск 2011
Загрязнение воды. Способы попадания загрязнений в воду. «Пороговый уровень» загрязнения.
Загрязнение воды — попадание различных загрязнителей в воды рек, озер, морей, океанов, подземные воды. Происходит при прямом или непрямом попадании загрязнителей в воду в отсутствие адекватных мер по очистке и удалению вредных веществ.
Загрязнение 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;
Радиоактивное - присутствие радиоактивных веществ в поверхностных или подземных водах;
Тепловое - выпуск в водоемы подогретых вод тепловых и атомных ЭС.
«Пороговый уровень» загрязнения — максимальное количество загрязнителя, лекарства или другого фактора, которое переносится организмом без ущерба для него.
В
большинстве случаев загрязнени
Однако
объём естественных загрязняющих веществ
ничтожен по сравнению с производимыми чело
Действие загрязнений на основные параметры водной системы: кислород, биологически активные вещества, взвешенные частицы. Тепловое воздействие загрязнений.
Чистая вода прозрачна, бесцветна, не имеет запаха и вкуса, населена множеством рыб, растений и животных. Загрязненные воды мутные, с неприятным запахом, не пригодны для питья, часто содержат огромное количество бактерий и водорослей. Система самоочистки воды (аэрация проточной водой и осаждение на дно взвешенных частиц) не срабатывает из-за переизбытка в ней антропогенных загрязнителей.
Органические вещества, содержащиеся в сточных водах, разлагаются ферментами аэробных бактерий, которые поглощают растворенный в воде кислород и выделяют углекислый газ по мере усвоения органических остатков. Общеизвестными конечными продуктами распада являются углекислый газ и вода, но могут образовываться и многие другие соединения. Например, бактерии перерабатывают азот, содержащийся в отходах, в аммиак (NH3), который, соединяясь с натрием, калием или другими химическими элементами, образует соли азотной кислоты - нитраты. Сера преобразуется в сероводородные соединения (вещества, содержащие радикал -SH или сероводород H2S), которые постепенно переходят в серу (S) или в сульфат-ион (SO42–), также образующий соли. В водах, содержащих фекальные массы, растительные или животные остатки, поступающие с предприятий пищевой промышленности, бумажные волокна и остатки целлюлозы от предприятий целлюлозно-бумажной промышленности, процессы разложения протекают практически одинаково. Поскольку аэробные бактерии используют кислород, первым результатом распада органических остатков является уменьшение содержания кислорода, растворенного в принимающих стоки водах. Оно изменяется в зависимости от температуры, а также в некоторой степени - от солености и давления. Пресная вода при 20°C и интенсивной аэрации в одном литре содержит 9,2мг растворенного кислорода. С повышением температуры воды этот показатель уменьшается, а при ее охлаждении - увеличивается. В мелких водотоках с быстрым течением, где вода интенсивно перемешивается, поступающий из атмосферы кислород компенсирует истощение его запасов, растворенных в воде. Одновременно углекислый газ, образующийся при разложении содержащихся в сточных водах веществ, улетучивается в атмосферу. Таким образом сокращается срок неблагоприятного воздействия процессов разложения органики. И наоборот, в водоемах со слабым течением, где воды перемешиваются медленно и изолированы от атмосферы, неизбежное уменьшение содержания кислорода и рост концентрации углекислого газа влекут за собой серьезные изменения. Когда содержание кислорода уменьшается до определенного уровня, происходит замор рыбы и начинают погибать другие живые организмы, что, в свою очередь, приводит к увеличению объема разлагающейся органики. Большая часть рыб гибнет из-за отравления промышленными и сельскохозяйственными стоками, но многие - и от недостатка в воде кислорода. Рыбы, как и все живые существа, поглощают кислород и выделяют углекислый газ. Если кислорода в воде мало, но высока концентрация углекислого газа, интенсивность их дыхания снижается (известно, что вода при высоком содержании угольной кислоты, т.е. растворенного в ней углекислого газа, становится кислой).
Тепловое
загрязнение. Температура воды, используемой
на тепловых электростанциях для охлаждения
пара, повышается на 3-10°С, а иногда до 20°С.
Плотность и вязкость нагретой воды отличаются
от свойств более холодной воды принимающего
бассейна, поэтому они перемешиваются
постепенно. Теплая вода охлаждается либо
вокруг места слива, либо в смешанном потоке,
текущем вниз по течению реки. Мощные электростанции
заметно нагревают воды в реках и бухтах,
на которых они расположены. Летом, когда
потребность в электрической энергии
для кондиционирования воздуха очень
велика и ее выработка возрастает, эти
воды часто перегреваются. Понятие "тепловое
загрязнение" относится именно к таким
случаям, так как избыточное тепло уменьшает
растворимость кислорода в воде, ускоряет
темпы химических реакций и, следовательно,
влияет на жизнь животных и растений в
водоприемных бассейнах. Существуют яркие
примеры того, как в результате повышения
температуры воды погибали рыбы, возникали
препятствия на пути их миграций, быстрыми
темпами размножались водоросли и другие
низшие сорные растения, происходили несвоевременные
сезонные изменения водной среды. Однако
в некоторых случаях увеличивались уловы
рыбы, продлевался вегетационный период
и прослеживались иные благоприятные
последствия. Поэтому подчеркнем, что
для более корректного употребления термина
"тепловое загрязнение" необходимо
иметь гораздо больше информации о влиянии
дополнительного тепла на водную среду
в каждом конкретном месте.
Места повышенной реакционной способности водной массы: поверхностная пленка, глубинные воды, донный осадок, придонная водная масса. Их характеристика и свойства.
Поверхностные водные массы. Их свойства и пределы распространения определяются зональной изменчивостью обмена энергии и веществ и циркуляции поверхностных вод.
В поверхностной структурной зоне формируются следующие водные массы: 1) экваториальные; 2) тропические, подразделяющиеся на северотропические и южнотропические; 3) субтропические, делящиеся на северные и южные; 4) субполярные, состоящие из субарктических и субантарктических; 5) полярные, включающие антарктические и арктические.
Характеристика
|
Глубинные водные массы. Несмотря на относительно большую гомогенность, все глубинные водные массы имеют свои специфические свойства, по которым их можно отличить друг от друга. Они формируются главным образом в результате смешения поверхностных и промежуточных водных масс. Наиболее благоприятные условия для образования глубинных вод создаются по периферии высокоширотных циклонических макроциркуляционных систем и особенно в той их части, которая проходит вдоль материковых склонов. Поэтому основные глубинные водные массы образуются на севере океанов и у Антарктиды.
Верхняя граница глубинных водных масс прослеживается от 1000 м до 2000 м, а нижняя граница залегает большей частью вблизи 4000м. Поэтому, толщина занимаемого ими слоя меняется довольно значительно - приблизительно от 1500 м до 3000 м.
Средние скорости вертикального перемещения глубинных вод большей частью укладываются в пределы от 1-2∙10-4 см/сек до 5-7∙10-4 см/сек. В горизонтальном переносе немалое значение имеют меридиональные составляющие. Несмотря на небольшие их величины (от 0,2 до 0,8 см/сек), количество веществ, переносимых глубинными водами, очень велико благодаря огромной их массе. Поэтому их значение в межширотном обмене веществ и энергии Мирового океана весьма велико.
В соответствии с местом образования, распространением и свойствами глубинных водных масс выделяются следующие три их типа: североокеанические, срединные океанические и полярные.
У глубинной североатлантической водной массы наиболее высокие (среди других глубинных вод) соленость (от 35,1 до 34,7‰), температура (4,0-2,0°С), условная плотность (27,9 - 27,8), содержание растворенного кислорода (6,0 - 5,0 мл/л) и скорость перемещения. Вместе с тем концентрация фосфатов минимальна (менее 1,5 мкг-атом/л).
Придонные водные массы. Они заполняют наиболее глубокие части океанов, перемещаясь по котловинам и соединяющим их подводным долинам.
Подобно другим видам водных масс, придонные воды образуются в результате опускания вышележащих вод, которое, в конечном счете, вызывается поверхностной горизонтальной циркуляцией. При этом все типы придонных водных масс, кроме северо-индийских, формируются в высоких широтах одновременно с промежуточными и глубинными водами. Из-за расчлененности рельефа дна придонные воды при своем перемещении подвергаются более сильной трансформации. Как уже говорилось, для них характерно преобладание меридионального переноса, скорость которого меняется приблизительно от 0,1 до 1 см/сек.
Наибольшее
распространение в Мировом
Придонная арктическая водная масса получила большее развитие по вертикали за счет высокого положения верхней ее границы, прослеживающейся на глубине 2500-3000 м (тогда как обычно на 4000 м). В условиях замкнутых котловин, в Арктическом бассейне, хорошо проявляется повышение температуры воды ко дну, что, по-видимому, связано с влиянием притока тепла из недр земли. Увеличение температуры от верхней границы придонных вод ко дну составляет от 0,06°С до 0,12°С. Соленость либо совершенно однородна, либо увеличивается на 0,01 - 0,02‰.
Донные осадки — минеральные вещества, отложившиеся на дне океанов, морей, озёр, рек в результате физических, химических и биологических процессов.
Вдоль экватора
в океане выявлено что их толщина достигает
более 2000 м. Среди донных осадков выделяются
биогенные (известковые, кремнистые), терригенные, вулканогенные
и осадки смешанного происхождения (полигенные),
к которым относят и глубоководные красные глины.
На глубине более 4500—5000 м известковые
осадки вследствие растворения карбоната кальция (СаСО3) отсутствуют.
Металлы в водной среде. Консервативные и неконсервативные свойства водной системы, связанные с концентрацией металлов. Биологическая и химическая активность металлов в водной среде.
Металл-токсикант, попав в водоем или реку, распределяется между компонентами этой водной экосистемы. Однако не всякое количество металла вызывает расстройство данной системы. При оценке способности экосистемы сопротивляться внешнему токсическому воздействию принято говорить о буферной емкости экосистемы. Так, под буферной емкостью пресноводных экосистем по отношению к тяжелым металлам понимают такое количество металла-токсиканта, поступление которого существенно не нарушает естественного характера функционирования всей изучаемой экосистемы. При этом сам металл-токсикант распределяется на следующие составляющие: 1) металл в растворенной форме; 2) сорбированный и аккумулированный фитопланктоном, то есть растительными микроорганизмами; 3) удерживаемый донными отложениями в результате седиментации взвешенных органических и минеральных частиц из водной среды; 4) адсорбированный на поверхности донных отложений непосредственно из водной среды в растворимой форме; 5) находящийся в адсорбированной форме на частицах взвеси.