Методы оценки экологического состояния различных водных биотопов

Федеральное государственное общеобразовательное  учреждение

высшего профессионального образования

«Белгородская государственная общеобразовательная академия» 
 
 

Агрономический  факультет  Кафедра экологии и радиобиологии

 
 
 
 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

по  дисциплине «Общая экология»

на  тему:

Методы  оценки экологического состояния различных водных биотопов 
 
 
 
 

Выполнила: Студентка 3 курса Факультета  ветеринарной медицины 34-био группы Кудь Алена  Ивановна  Проверила: Батлуцкая  Ирина Витальевна

 
 

Белгород 2009

Содержание

Введение	3
1. Аналитический  отчет по современной литературе	4
1.1. Проблема загрязнения искусственных водоемов	4
2. Методы  очистки сточных вод	6
2.1. Общие положения	6
2.2. Удаление взвешенных частиц из воды	7
2.2.1. Процеживание	7
2.2.2. Отстаивание	7
2.2.3. Фильтрование	8
2.3. Физико-химические методы очистки вод	9
2.3.1. Флотация	9
2.3.2. Адсорбционная очистка	10
2.3.3. Экстракция	10
2.3.4. Обратный осмос и ультрафильтрация	11
2.3.5. Десорбция летучих примесей	11
2.4. Химические методы очистки вод	13
2.4.1. Нейтрализация сточных вод	13
2.4.2. Коагуляция	14
2.4.3. Флокуляция	14
2.5. Электрохимические методы очистки сточных вод	16
2.5.1.Аноднре окисление и катодное восстановление	16
2.5.2. Электрокоагуляция	16
2.5.3. Электрофлотация	17
2.5.4. Электродиализ	17
2.6. Биохимические методы очистки вод	18
2.7. Очистка ионизирующим излучением	19
3. Заключение	20
Список  литературы	21

 

 

Введение

     Природа – целостная система с множеством сбалансированных связей. Нарушение  указанных связей приводит к изменениям в установившихся в природе круговоротах веществ и энергии. Развитие промышленности в последнее время вызвало серьезные нарушения в круговороте ряда веществ, например диоксидов углерода и серы, азота и др.

     В настоящий момент в результате большого количества отходов промышленного, сельскохозяйственного и бытового происхождения нарушаются условия, позволяющие природе в прошлом успешно справляться с утилизацией отходов с помощью бактерий, воды, воздуха, воздействия солнечного света. Сегодня производственная деятельность человечества связана с использованием разнообразных природных ресурсов, охватывающие большинство химических элементов. В результате  промышленного производства создаются полезные для человека продукты, но одновременно возникают большие количества отбросов производства, в ряде случаев вредных, возвращаемых человеком в биосферу.

     В результате производственной деятельности создаются принципиально новые  продукты и одновременно отходы, в  ряде случаев не встречающиеся в  природе. Многие продукты производят в  природе необратимые изменения, приводят к резкому нарушению круговоротов веществ.

     Выбросы в биосферу вызывают экономические  последствия, то есть оказывают вредное воздействие на ландшафты, животных и растительный ми, на человека.

     Гидросфера  загрязняется отбросами производственной деятельности, в том числе многими  продуктами и нефтепереработки (например, удобрениями, пестицидами, мазутом), выбросами  городского и сельского хозяйства. Выбросы в водоемы массы вредных  веществ наносят ущербы рыбному  хозяйству. В последние годы наблюдается катастрофическое загрязнение морей и океанов нефтью, разливающейся из танкеров, попадающих в аварийные ситуации.

 

1. Аналитический отчет по современной литературе

1.1 Проблема загрязнения искусственных водоемов

     В связи с широкой индустриализацией, развитием сельского хозяйства, хозяйства городов и поселков образуются большие массы стоков, загрязненных различными примесями. В первую очередь это отходы предприятий нефтеперерабатывающей, металлургической, нефтехимической и химической, целлюлозно-бумажной и пищевой промышленности. За последние годы увеличился объем загрязнений, поступающих в воду из сельского хозяйства – отходы животноводства, птицеводства, предприятий, перерабатывающих сельскохозяйственное сырье, удобрения и пестициды.[Торошников Н.С. и др. «Техника защиты окружающей среды»]

     Загрязнение водных источников различными вредными веществами наносит большой вред многим рекам, озерам, морям и даже океану. В результате избытка фосфорных и азотных удобрений в природных водах создаются условия для эвтрофикации – буйного роста некоторых подводных растений, в частности микероводорослей – диатомовых, зеленых и сине-зеленых. Отмирающие части растений и другие органические загрязнения, попадая на дно рек и озер, разлагаются под действием бактерий (анаэробные микробиологические процессы), что приводит к уменьшению и даже полному удалению кислорода из воды. При этом образуются метаны, сероводород и другие вредные соединения. В результате в воде создается «мертвая зона».[Цыганков А.П. и др. «Химия окружающей среды»]

     Потребляемая  промышленностью вода в значительной степени используется в качестве хладагента, сбрасываемого после использования в водоемы. По химическому составу она не многим отличается от исходной воды и сброс ее в водоемы не приносит особых неприятностей. Другое дело – вода, участвующая в технологических процессах. Она насыщается множеством различных соединений и сброс ее в природные водоемы приводит к серьезным последствия - загрязнению рек и озер, морей и океана ядовитыми веществами.[ Цыганков А.П. и др. «Химия окружающей среды»]

     Состав  сточных вод зависит от характера  использования воды в промышленности. К наиболее вредным следует отнести стоки, возникающие при проведении химических процессов, промывные воды, образующиеся при промывке продуктов и изделий, очистке газовых систем и т. п., стоки, поступающие с горнодобывающих предприятий, образующиеся при удалении золы, собираемые с нефтеналивных судов и цистерн, ливневые потоки и др.[Денисов В.В. и др. «Промышленная экология»]

     Многие  сточные воды (особенно тепловых электростанций) сбрасываются в природные при повышенной температуре. В результате этого происходит тепловое загрязнение водоемов. В местах выхода тепловых потоков в водоемы создаются зоны, в которых температура выше, чем во всем водоемы: на 8-12 °C зимой и до 30 °C летом. Это приводит к повышенному накоплению органических веществ в воде, что оказывает отрицательное влияние на биологическую жизнь водоемов.[Денисов В.В. и др. «Промышленная экология»]

     В связи с тем, что в ряде случаев  в природные водоемы сбрасываются не очищенные или плохо очищенные  строки, в них скапливается большое число большая масса различных химических веществ.[Торошников Н.С. и др. «Техника защиты окружающей среды»]

     Практически во всех водоемах (не исключая океан) находятся  следы нефтепродуктов, что может привести к пагубным последствиям для рыбного хозяйства, поскольку 1 кг нефти может загрязнить 1 га поверхности воды и погубить 100 млн. личинок рыб.[Торошников Н.С. и др. «Техника защиты окружающей среды»]

     Многообразие  веществ, попадающих в водоемы, объясняется  тем, что в них смешиваются  сточные воды трех классов предприятий  неорганического, органического и  микробиологического профиля. Среди  предприятий неорганического профиля следует назвать заводы основной химической промышленности, цветной и черной металлургии. Источниками органических веществ, поступающих в стоки, являются предприятия нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности, красителей, пигментов, лаков и красок, фармацевтических веществ и другие. Многие стоки наряду с химическими объекты содержат и биологические. Это стоки пищевых предприятий, медико-биологической и микробиологической промышленности. Большая масса биологических веществ содержится в стоках, сбрасываемых сельским хозяйством.[ Бородавченко И.И. и др. «Охрана водных ресурсов»]

 

      2. Методы очистки  сточных вод

2.1 Общие положения

     Во  всех случаях очистки стоков первой стадии является механическая очистка, предназначенная для удаления взвесей  и дисперсно-коллоидных частиц. последующая очистка от химических веществ осуществляется различными методами – физико-химическими (флотация, абсорбция, ионообмен, дистилляция, обратный осмос и ультрафильтрация и другие), химическими (реагентная очистка), электрохимическими, биологическими. Если в сточных водах имеются весьма вредные вещества, применяются термические методы, позволяющие уничтожить эти смеси. Во многих случаях приходится применять комбинацию указанных методов.

     В зависимости от характера примесей в сточных водах применяют  те или другие приемы их очистки. В  качестве наиболее употребительных  методов следует указать следующее:

1. для суспензированных и эмульгированных примесей – отстаивания, флотация, фильтрация, осветление, коагуляция, флокуляция;
2. для очистки от неорганических соединений – дистилляция, ионообмен, обратный осмос, ультрафильтрация, реагентное осаждение, методы охлаждения, электрические методы;
3. для очистки от органических соединений – экстракция, абсорбция, флотация, ионообмен, биологическое окисление, жидкофазное окисление, озонирование, хлорирование, электрохимическое окисление;
4. для очистки от газов и паров – отдувка, нагрев, реагентные методы;
5. для уничтожения вредных веществ – термическое разложение.

     Для очистки стоков от соединений фосфатов и азота, загрязняющих водоемы и приводящие их к эвтрафикации, применяют специальные методы, например удаления соединений фосфора при помощи сульфатов юминия или железа. Если из вод удалить соединения фосфора, то рост водорослей даже в присутствии азота прекращается.

     Освобождение  стоков от соединений азота – аммиака, нитритов и нитратов производится большей частью в процессе биологической очистки и с применением методов абсорбции и ионообмена (аммиак).

     Создание  на предприятиях установок для очистки  сточных вод позволяет решать две очень важные задачи : предупредить попадание вредных веществ в  водоемы и сократить расход потребляемой воды. Возврат очищенной воды в  производственный цикл позволяет организовать круговорот воды на предприятии. При этом расход свежей воды связан в основном с необходимостью восполнения потерь, связанных с испарением или некоторыми неизбежными процессами, например образование кристаллогидратов.

     За  последние годы в ряде отраслей промышленности нашей страны (металлургической, химической и другие) расходы воды значительно сокращены в результате совершенствования технологических процессов.

2.2.Удаление взвешенных частиц из воды

     Промышленные  и бытовые сточные воды содержат растворимые и нерастворимые вещества. Взвешенные примеси подразделяются на твердые и жидкие; они образуют с водой дисперсные системы, которые можно классифицировать на грубодисперсные системы с частицами размером более 0,1 мкм (суспензии и эмульсии); коллоидные системы с частицами размером 0,1 мм – 1 нм; истинные растворы с частицами, соизмеримыми с отдельными молекулами и ионами.

     Для удаления взвешенных примесей из сточных  вод используют гидромеханические процессы процеживания, отстаивания, фильтрование. Выбор метода зависит от размера частиц примесей, физико-химических свойств и концентрации веществ, находящихся во взвешенном состоянии, расхода сточных вод и необходимой степени очистки.

2.2.1.Процеживание

     Сточные воды процеживают через решетки  и сита с целью извлечения из них  крупных примесей во избежание засорения  труб и каналов. Для удаления более  мелких взвешенных частиц применяют  сита, которые могут быть двух типов: барабанные или дисковые. Сита применяют  в текстильной, целлюлозно-бумажной и кожевенной промышленности.

2.2.2.Отстаивание

     Отстаивание применяется для осаждения сточных  вод грубодисперсных примесей. Осаждение  происходит под действие силы тяжести. Для проведения процесса используют песколовки, отстойники и осветлители. В осветлителях одновременно с отстаиванием происходит фильтрация сточных вод  через слой взвешенных частиц.