Чистая вода

Основные пути загрязнения гидросферы

Загрязнение нефтью и нефтепродуктами приводит к появлению нефтяных пятен, что затрудняет процессы фотосинтеза в воде из-за прекращения доступа солнечных лучей, а также вызывает гибель растений и животных. Каждая тонна нефти создает нефтяную пленку на площади до 12 км квадратных. Восстановление пораженных экосистем занимает 10 – 15 лет;

Загрязнение сточными водами в  результате промышленного  производства, минеральными и органическими  удобрениями в  результате сельскохозяйственного  производства, а также  коммунально – бытовыми стоками ведет к эвтрофикации водоемов – обогащению их питательными веществами, приводящим к чрезмерному развитию водорослей и гибели других экосистем водоемов с непроточной водой (озер и прудов), а иногда к заболачиванию месности;

Загрязнение тяжелыми металлами  нарушает жизнедеятельность водных организмов и человека;

Загрязнение кислотными дождями приводит к закислению водоемов и гибели экосистем;

Радиоактивное загрязнение связано со сбросом радиоактивных отходов;

Тепловое  загрязнение вызывается сбросом в водоемы подогретых вод ТЭС и АЭС. Приводит к массовому развитию сине – зеленых водорослей, так называемому цветению воды, уменьшению количества кислорода и отрицательно влияет на флору и фауну водоемов;

Механическое  загрязнение повышает содержание механических примесей;

Бактериальное и биологическое  загрязнение связано с разными патогенными организмами, грибами и водорослями.

Источники загрязнения  поверхностных и подземных вод

Под загрязнением поверхностных и подземных вод  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.

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 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. 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.   

Нефть и нефтепродукты  на современном этапе являются  основными загрязнителями внутренних водоемов, вод и морей. Попадая  в водоемы, они создают разные формы загрязнения: плавающую на воде нефтяную пленку, растворенные в  воде  нефтепродукты и др. 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.

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.

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.

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. 

Загрязнение Мирового океана

Ежегодно в  Мировой океан попадает более 10 млн т нефти и до 20% Мирового океана уже покрыты нефтяной пленкой. В первую очередь это связано с тем, что добыча нефти и газа в океанах и морях стала важнейшим компонентом нефтегазового комплекса.В 1993 году в океане добыто 850 млн т нефти (почти 30% мировой добычи). В мире пробурено около 2500 скважин, из них 800 – в США, 540 – в Юго – Восточной Азии, 400 – в Северном море, 150 – в Персидском заливе. Эта масса скважин пробурена на глубинах до 900 метров.

Загрязнение Мирового океана водным транспортом происходит по двум каналам: во – первых, морские и речные суда загрязняют ее отходами, получаемыми в результате эксплуатационной деятельности, и, во – вторых, выбросами в случае аварий, токсичных грузов, большей частью нефти и нефтепродуктов.

Нефть и нефтепродукты  являются главными загрязнителями водного  бассейна. Промывочная вода, а с  ней и остатки груза обычно сбрасываются за борт. Кроме того, после  доставки нефтегрузов в порты  назначения танкеры чаще всего направляются к пункту новой погрузки без груза. В этом случае для обеспечения  надлежащей осадки и безопасности плавания танки судна наполняются балластной водой. Эта вода загрязняется нефтяными  остатками, а перед погрузкой  нефти и нефтепродуктов выливается в море. Из общего грузооборота мирового морского флота в настоящее время 49% падет на нефть и ее производные. Ежегодно около 6000 танкеров международных  флотилий транспортируют 3,5 млрд тонн нефти (2000 г.). По мере роста перевозок нефтегрузов и авариях все большее количество нефти стало попадать в океан.

По данным 1988 во все моря мира было сброшено примерно 20 млрд тонн мусора. В одно только  Северное море было сброшено 98 000 т отбросов.

  ФРГ, Бельгия,  Голландия, Англия сбрасывают  в Северное море ядовитые кислоты,  в основном 18 – 20% серной кислоты,  тяжелые металлы в грунте и  осадках сточных вод, содержащих  мышьяк и ртуть, а также углеводороды, в том числе ядовитый диоксин (1987 г.).

Три реки, впадающие  в Северное море, - Рейн, Маас и Эльба  – ежегодно приносили 28 млн тонн цинка, почти 11 тыс. т свинца, 5600 т меди, а также 950 т мышьяка, кадмия, ртути и 150 тыс. т нефти, 100 тыс. т фосфатов и даже радиоактивные отходы в разных количествах (данные на 1996 г.). С судов ежегодно сбрасывалось 145 млн т обычного мусора. Англия сбрасывала 5 млн т канализационных стоков в год.

В результате добычи нефти из трубопроводов, связывающих  нефтяные платформы с материком, каждый год в море вытекало около 30 тыс. т нефтепродуктов. Последствия  этого загрязнения нетрудно видеть. Целый ряд видов, которые некогда  обитали в Северном море, в том  числе лосось, осетр, устрицы, скаты  и пикша, просто – напросто исчезли. Гибнут тюлени, другие обитатели этого  моря нередко страдают от инфекционных заболеваний кожи, имеют деформированный  скелет и злокачественные опухоли. Гибнет птица, питающаяся рыбой или  отравившаяся морской водой. Наблюдалось  цветение ядовитых водорослей, которое  привело к уменьшению рыбных запасов. (1988 г.).

В Балтийском море в течение 1989 г. погибли 17 тыс. тюленей. Проведенные исследования показали, что ткани погибших животных буквально  пропитаны ртутью, которая попадала в их организм из воды. Биологи считают, что загрязнение воды привело  к резкому ослаблению иммунной системы  обитателей моря и их гибели от вирусных заболеваний.

Крупные разливы  нефтепродуктов (тысячи тонн) происходят в Восточной Балтике 1 раз в 3 – 5 лет, мелкие (десятки тонн) – ежемесячно. Балтийскому морю, проливу Скагеррак, Ирландскому морю угрожают выбросы иприта – химического отравляющего вещества, созданного в Германии в годы Второй мировой войны и затопленного США, Великобританией и СССР в 40 – е годы XX века. Свои химические боеприпасы СССР топил в северных морях и на Дальнем Востоке, Великобритания – в Ирландском море.

Загрязнение рек и озер

Большое количество сточных вод, нефтепродуктов и даже жидкие радиоактивные отходы поступают  в реки и озера различных регионов мира.

В России из 60 км кубических сточных вод по меньшей мере треть попадает в окружающую среду без всякой очистки. Наиболее загрязнены водные источники юга России, а также Московской области. Из бассейна реки Кубань в 1991 г. было забрано для производственных целей 80% годового стока, из Дона – 65%. Из Терека и Урала современное хозяйствование забирает в среднем 50% их стока. Больше половины забираемой воды возвращается в реки без очистки. Вода не успевает самоочищаться. Для того чтобы вылечить реку после такой агрессии, необходимо разбавлять загрязненную воду чистой в соотношении 1:100. Этого не происходит.

В Неву каждый день попадает более 1 млн м кубических загрязняющих веществ, в том числе без очистки сбрасывается 20% канализационных стоков города.

Наблюдается тяжелое  экологическое состояние на р. Волга, на берегах которой живет 60 000 000 человек  и где производится 30% промышленной и сельскохозяйственной продукции  страны. Водозабор из Волги равен 33% (данные на 1992 г.). Объем загрязненных сточных вод, сбрасываемых в ее бассейн составляет 37% общего их объема на территории России. В Волгу в 1989 г. поступало 20 км кубических сточных вод. Если исходить из средненеобходимого для различных отраслей промышленности 30 – кратного разбавления, то для доведения этих стоков до нормы понадобилось бы 600 км кубических чистой воды, а среднегодовой сток Волги 250 км кубических. Ежегодно в Волгу, а затем в Каспийское море поступает 367 тыс. т органики. 13 тыс.т нефтепродуктов, 45 тыс.т азота, 20 тыс.т фосфора, что привело к резкому сокращению рыбных богатств Каспия и Волги.  

Методы  очистки воды

Для успешной и  качественной очистки воды нам нужно  в первую очередь понять, для каких  именно целей мы ее будет очищать: для собственного применения в качестве пищевой воды или для слива  в реки, озёра и моря (то есть уже  после использования).

   Для этого  выделим две группы очистки:

   -Очистка  сточных вод

   -Очистка  воды, для применения в бытовых  целях

   Методы  очистки сточных вод

Каждому известно, что вода необходима для человека. Но ее постоянно загрязняют отходами промышленности, продуктами жизнедеятельности. Многие составляющие, такие как жир, грязь, пыль и т. д. делают воду непригодной  к употреблению. Природная очистка  – очень медленный процесс, именно поэтому человечество разработало  решение для очистки сточных  вод. Чтобы разработать эффективные  технологии, использовали достижения из разных областей наук и получили несколько вариантов для решения  этой проблемы.

Способы очистки сточной  воды:

   1.Способ  механический. Отстаивание и фильтрация  воды. Используются сита, септики,  решетки, навозоуловители. Нефтеловушки и отстойники удаляют поверхностные загрязнения. Способ этот помогает очистить воду на 75%, однако, этот метод примитивный и не спасает от органических соединений, которые растворены в воде.

   2.Способ  химический. Здесь уже применяются  различные реагенты, вступающие  в химическую реакцию с загрязнителями, превращают их в нерастворимый  осадок. Благодаря такому методу  очистки, количество примесей  нерастворимых в воде сокращается  на 95%, но растворимые сокращают  свое количество только на 20-30%. Минусы этого способа – высокая  цена реагентов. Используют чаще  в производстве и промышленности.

   3.Способ  физико-химический. Совокупное применение  озона и ультразвука. Удаляет  из воды, растворенные неорганические  и тонкодисперсные примеси, разрушает  органические вещества. Самый распространенный  вид – электролиз, главная задача  которого – разрушение органических  веществ в сточных водах. И так как этот способ обладает свойством обеззараживателя, то он наиболее привлекателен для использования.

   4.Способ  биологический. Самый эффективный  способ очистки воды. Использование  особых бактерий, влияющих на  минерализацию загрязнений. Бактерии  расщепляют все загрязнения на  отдельные компоненты, безвредные  для здоровья людей. Устройства  эти носят названия биофильтров,  биологических прудов.