Охорона води в природі повідомлення. Очищення виробничих стічних вод
Особисто я не можу уявити життя без води. Вода широко використовується у побуті. Кожен мій день розпочинається з водних процедур. Щоб приготувати їжу, заварити чай, щоб випрати білизну або помити підлогу – для цього потрібна вода. Вона застосовується й інших галузях. Без неї просто неможливе життя на Землі. Чи усвідомлюєте всю важливість цієї звичної нам рідини?
Забруднення води: чим воно спричинене
Життєдіяльність людей розвивається надто активно. Бурхливий прогрес призводить до численних екологічних проблем, у тому числі пов'язаних з водою. Вирішення цих проблем є вкрай важливим для всього людства.
Забруднення води відбувається з багатьох причин, які навіть не завжди пов'язані з людською діяльністю. Отже, джерела забруднення:
Охорона води від забруднення
Це, мабуть, одне з найважливіших завдань людства. Насамперед охорона води від забруднення спрямована на мінімізацію скидів у річки та інші водойми. У промисловості розробляються нові, досконаліші технології очищення стоків. Моя думка така: взагалі потрібно суттєво підвищити штрафи за скиди, а виручені на цьому кошти розподілити на проектування та збирання нових технологій.
Крім того, важливо і правильне вихованнянового покоління людей. З дитинства потрібно прищеплювати повагу до природи, вивчати дбайливе ставлення до води, не лити її без потреби, а також не зливати в каналізацію шкідливі речовини.
Захист водних ресурсів від виснаження та забруднення шкідливими речовинами передбачає комплекс заходів: 1) розроблення відповідних законодавчих актів; 2) організацію моніторингу водних об'єктів; 3) охорону поверхневих та підземних вод, включаючи очищення промислових та побутових стоків; 4) підготовку води, що використовується для питних та господарських цілей; 5) державний контроль за використанням та охороною водних ресурсів.
Федеральне законодавство та охорона водних об'єктів
Водне законодавство включає Водний кодекс Російської Федерації та прийняті відповідно до нього федеративні закони та інші нормативні правові акти, а також закони та інші нормативні правові акти суб'єктів РФ (республік, країв, областей).
Метою водного законодавства є регулювання відносин у галузі використання та охорони водних об'єктів. При цьому використання водних об'єктів для питного та господарсько-побутового водопостачання є пріоритетним. Для зазначеного виду водопостачання необхідно використовувати захищені від забруднення та забруднення поверхневі та підземні водні об'єкти.
На всіх водокористувачів у законодавчому порядку покладається обов'язок скорочувати вилучення та втрати води, не допускати забруднення, виснаження та забруднення водних об'єктів. Заборонено скидання стічних вод (СВ) у водні об'єкти, якщо останні віднесені до тих, що особливо охороняються, містять природні лікувальні ресурси, знаходяться в місцях масового відпочинку населення або курортних зонах, а також у місцях нересту та зимівлі цінних видів риб тощо.
Головну роль в охороні вод відіграє державний облік поверхневих та підземних вод, який здійснюється з метою поточного та перспективного плануванняраціонального використання водних ресурсів, їх відновлення та охорони. В його основі лежать дані державного моніторингу та дані обліку, що надаються водокористувачами. Склепіння систематизованих даних про водні об'єкти, водні ресурси, режим, якість та використання вод, а також про водокористувачів включаються у водний кадастр.
Водний кодекс РФ забороняє вводити в експлуатацію:
- будь-які об'єкти, які не обладнані очисними спорудами та пристроями, що запобігають засміченню, виснаженню та забруднення водних об'єктів;
- скидні та водозбірні споруди, а також гідротехнічні споруди (ГТС) без рибозахисних пристроїв;
- об'єкти промисловості, сільського господарства та інші комплекси, що не мають санітарно-захисних зон;
- зрошувальні, обводнювальні та осушувальні системи, водосховища, греблі та канали до завершення заходів, які запобігають їхньому шкідливому впливу на водні об'єкти.
Важливу роль охороні водних ресурсів грає ліцензування водокористування, і навіть скидання стічних та інших вод. Порядок ліцензування водокористування регулюється ст. 48-53 і 83 Водного кодексу РФ, а також постановою Уряду РФ «Про затвердження Правил надання у користування водних об'єктів, що перебувають у державній власності, встановлення та перегляду лімітів водокористування, видачі ліцензії на водокористування та розповсюджувальну ліцензію».
Порушення вимог щодо охорони та раціонального використання водних об'єктів тягне за собою обмеження, призупинення і навіть заборона експлуатації господарських та інших об'єктів, які негативно впливають на стан водних об'єктів. Рішення звідси приймається Урядом РФ чи органами виконавчої її суб'єктів. Попередньо надається подання спеціально уповноваженого державного органу управління використанням та охороною водного фонду, спеціально уповноважених державних органів у галузі охорони ОПС, державного органу санітарно-епідеміологічного нагляду.
Моніторинг водних об'єктів
Державний моніторинг водних об'єктів, що є складовою системи державного моніторингу навколишнього природного середовища, включає моніторинг поверхневих водних об'єктів суші та морів, моніторинг підземних водних об'єктів, моніторинг водогосподарських систем та споруд.
Він передбачає: 1) постійні спостереження за їх станом якісними та кількісними показниками як поверхневих, так і підземних вод; 2) збирання, зберігання та обробку даних спостережень; 3) створення та ведення банків даних; 4) оцінку, складання прогнозів зміни стану водних об'єктів та передачу відповідної інформації урядовим органам Федерації та її суб'єктів.
Державний моніторинг водних об'єктів здійснює Міністерство природних ресурсів (МПР), Федеральна служба з гідрометеорології та моніторингу довкілля(Росгідромет) та інші спеціально уповноважені державні органи у галузі охорони навколишнього середовища.
МПР РФ відповідає за розвиток мережі станцій та постів спостереження на водних об'єктах, розробку автоматизованих інформаційних систем (АІС) щодо ведення державного моніторингу водних об'єктів, створення спостережної мережі постів на водогосподарських системах та спорудах. Росгідромет веде спостереження за забрудненням поверхневих вод суші, охоплюючи при цьому 154 водоймища та 1172 водотоку, на яких досліджуються гідрохімічні показники.
Санітарно-епідеміологічна служба Росії відповідає за санітарну охорону водойм. Вона має 2600 санітарно-епідеміологічних установ, 35 науково-дослідних установ гігієнічного та епідеміологічного профілю. Крім того, є мережа санітарних лабораторій на підприємствах, зайнятих вивченням складу стічних вод та якості води водойм.
В даний час велика увага приділяється розгортанню мережі автоматизованих станцій, які здатні вимірювати та контролювати зміну десятків показників якості води, причому дуже швидко.
Схеми комплексного використання та охорони вод
З метою розробки комплексних заходів, що мають на меті задоволення перспективних потреб у воді населення та народного господарства у поєднанні з охороною вод, складаються генеральні, басейнові та територіальні схеми.
Генеральні схеми комплексного використання та охорони вод визначають принципові напрями розвитку водного господарства країни, що дозволяє досить чітко виявити техніко-економічну доцільність та черговість проведення найбільших водогосподарських заходів. На основі розробляються басейнові схеми для басейнів річок та інших водних об'єктів. Територіальні схеми, що розробляються на основі генеральної та басейнової схем, охоплюють конкретні економічні райони країни та суб'єкти Російської Федерації.
Для координації діяльності різних водокористувачів, спрямованої на відновлення та охорону водних об'єктів у межах басейну, Водний кодекс РФ вимагає складання так званої басейнової угоди про відновлення та охорону водних об'єктів. Зазначені угоди укладаються між спеціально уповноваженим державним органом управління використанням та охороною водного фонду та органами виконавчої влади суб'єктів Федерації, які розташовані в межах басейну водного об'єкта (наприклад, озера Байкал).
Басейнова угода ґрунтується на водогосподарських балансах, схемах комплексного використання та охорони водних ресурсів, державних програмах з використання, відновлення та охорони водних ресурсів та в обов'язковому порядку враховує пропозиції органів державної влади суб'єктів РФ (країв, областей тощо).
У 1996 р. Уряд Росії прийняв постанову «Про порядок розробки та затвердження нормативів гранично допустимих шкідливих впливів на водні об'єкти», згідно з яким нормативи ПДВ на водні об'єкти повинні розроблятися та затверджуватись по басейну водного об'єкта або його ділянці з метою підтримки поверхневих та підземних вод належний стан.
Охорона поверхневих вод
До поверхневих відносяться води, які постійно або тимчасово перебувають на земній поверхні. Це води річок, тимчасових водотоків, озер, водосховищ, ставків, водойм, боліт, льодовиків та снігового покриву.
Заходи щодо їх охорони передбачені у Правилах охорони поверхневих вод, затверджених Держкомприроди СРСР від 21.02.91. Особливу увагу в них приділено охороні водних об'єктів при скиданні стічних вод.
Поверхневі води охороняються від забруднення, виснаження та забруднення. Для попередження засмічення здійснюють заходи, які унеможливлюють потрапляння в них сміття, твердих відходів та інших предметів, що негативно впливають на якість вод та умови проживання гідробіонтів. Суворий контроль за мінімально допустимим стоком вод, обмеження їхнього нераціонального споживання сприяють захисту поверхневих вод від виснаження.
Дуже важливою і до того ж складною проблемоює захист поверхневих вод від забруднення. З цією метою передбачається низка заходів, зокрема: моніторинг водних об'єктів; створить-
ня водоохоронних зон; розвиток безвідходних та безводних технологій, а також систем оборотного (замкнутого) водопостачання; очищення стічних вод (промислових, комунально-побутових та інших); очищення та знезараження поверхневих та підземних вод, що використовуються для питного водопостачання та інших цілей.
Організація водоохоронних зон
Для підтримки водних об'єктів у стані, що відповідає екологічним вимогам, виключає забруднення, засмічення та виснаження поверхневих вод та зберігає місце існування тварин і рослин, організують водоохоронні зони. Ними є території, що примикають до акваторії річок, водосховищ та інших поверхневих водних об'єктів; на них встановлюється спеціальний режим використання та охорони природних ресурсів, а також здійснення іншої діяльності. У межах зазначених зон встановлюються прибережні захисні смуги, де не дозволяється розорювати землю, рубати ліс, розміщувати ферми тощо.
Згідно з Водним кодексом РФ на уряд країни покладено обов'язок встановлення розмірів та меж водоохоронних зон та їх прибережних захисних смуг. Так, мінімальна ширина зазначених зон для озер від середньорічного урізу в літній період і для водосховищ від урізу води при нормальному підпірному рівні при акваторії до 2 км 2 становить 300 м, понад 2 км 2 - 500 м.
Аналогічний показник для рік визначається довжиною річки: від початку до 10 км - 15 м; від 11 до 50 км – 100 м; від 51 до 100 км – 200 м; від 201 до 300 км – 400 м; понад 500 км – 500 м.
Велике значення у справі охорони поверхневих вод від забруднення та забруднення мають водоохоронні лісові насадження навколо природних та штучних водойм та водотоків. Вони призначені для захисту їх від руйнівних дій вітрів і води, що надходить з водозбору води, а також для зменшення втрат води на випаровування. Лісові насадження покращують водний режим водойм, санітарно-гігієнічні умови узбережжя та його ландшафтно-декоративне оформлення, якість води у водоймах, зменшують їх замулення, скорочують втрати земельних угідь через переробку берегів хвилями (абразії). Водоохоронні лісові насадження, що розміщуються навколо питних водоймищ, повинні задовольняти санітарно-гігієнічним вимогам, які висуваються до питних водоймищ. До їх складу входять до 50% хвойних порід, які розміщують у крайніх 2-3 рядах з боку водосховища для захисту його дзеркала від опадаючого листя.
Крім водоохоронних зон з метою забезпечення охорони можуть встановлюватися також округи санітарної охорони. Вони встановлюються з метою охорони водних об'єктів, що використовуються для питного та господарсько-побутового водопостачання, а також містять природні лікувальні ресурси.
Очищення побутових стічних вод
При очищенні стічних вод (СВ) проводиться руйнування або вилучення з них шкідливих речовин.
Комплексом інженерно-технічних споруд та санітарних заходів, які забезпечують збирання та видалення за межі населених місць та підприємств забруднених СВ, їх очищення, знешкодження та знезараження (знищення небезпечних мікроорганізмів) є каналізація.
Відповідно до Ю.В. Новікова (1998 р.), потужність очисних спорудканалізації у країні перевищує 58 млн м 3 на добу, а довжина каналізаційних мереж у населених пунктах досягла 114 тис. км. Через системи каналізації містами та іншими населеними пунктами скидається 21,9 млрд. м 3 стічних вод на рік; їх лише 76% проходить через очисні споруди. До поверхневих водних об'єктів (а це головних джерел питного водопостачання) щорічно через комунальні системи каналізації надходить 13,3 млрд м 3 СВ, з яких 92% скидається забрудненими і лише 8% стоків очищається на очисних спорудах до встановлених нормативів. Згідно з офіційними даними, 60% експлуатованих каналізаційних очисних споруд перевантажено, близько 38% експлуатуються 25-30 років і потребують термінової реконструкції. Додамо до цього, що 52 міста та 845 селищ міського типу взагалі не мають централізованих систем каналізації.
З метою економічного стимулювання природоохоронних заходів Уряд РФ в 1996 р. прийняв постанову «Про стягнення плати за скидання стічних вод та забруднюючих речовин у системи каналізації населених пунктів», згідно з яким визначено порядок та розміри платежів за скидання СВ та забруднюючих речовин у системи каналізації населених пунктів з підприємств та організацій, які відводять свої СВ у зазначені системи. При цьому плата розподіляється у співвідношенні: до федерального бюджету - 40%, до бюджету суб'єктів Федерації - 60%, отримані кошти мають спрямовуватися на відновлення та охорону водних об'єктів.
Очищення побутових СВ може здійснюватися механічними та біологічними методами. При механічному очищенні СВ поділяють на рідку та тверду частини. Рідка далі піддається біологічному очищенню, яке може бути природним і штучним. Природне біологічне очищення СВ здійснюється на землеробських полях зрошення та фільтрації, а також у біологічних ставках. Штучне біологічне очищення проводиться на спеціальних спорудах (біофільтрах, аеротенках). Мул, що утворюється при цьому, обробляють на мулових майданчиках або в спеціальних пристроях - метатенках.
Виробничі СВ попередньо проходять локальні очисні споруди, де звільняються від завислих частинок або специфічних токсичних компонентів з використанням механічних, хімічних чи фізико-хімічних методів очищення.
На практиці застосовується кілька видів систем зрошення: суцільна затока, затока по борознах і смугах, дощування, підґрунтове зрошення. Останній спосіб найбільше задовольняє санітарно-технічним, епідеміологічним, агроекономічним, водогосподарським і, що важливо, естетичним вимогам. При використанні очисних споруд з полями зрошення та при цілорічному прийомі СВ із сезонним регулюванням їх подачі, полив здійснюється тільки у вегетаційний період, а в інший час СВ надходять у ставки-накопичувачі.
Біологічні ставки призначені для глибокого очищення побутових та виробничих СВ, що попередньо пройшли очищення на ЛОС. Розрізняють ставки з природною та штучною аерацією (за допомогою механічних аераторів), їх глибина зазвичай у межах 1-3 м. В окисних процесах велику роль відіграє водна рослинність, яка сприяє зниженню концентрації біогенних елементів та регулює кисневий режим водойми.
Споруди штучної біологічної очистки. В основі біологічної очистки лежить, як відомо, процес біологічного окислення органічних сполук, що містяться в СВ. Біологічне окислення здійснюється спільнотою мікроорганізмів (біоценозом), який включає безліч різних бактерій, найпростіших і ряд високоорганізованих організмів - водоростей, грибів і т. ін., пов'язаних між собою в єдиний комплекс складними взаємовідносинами (метабіоз, симбіоз та антагонізм).
Біофільтри знаходять широке застосування при добових витратах побутових та виробничих СВ до 20-30 тис. м3/добу.
Біофільтр є резервуар, який заповнюється завантажувальним матеріалом (жвір, керамзит, шлак). Стічна вода поливається вище за поверхню завантажувального матеріалу; рівномірно над нею розподіляється через завантажувальний матеріал, на поверхні якого утворюється біологічна плівка (біоценоз), аналогічний активному мулу в аеротенці.
При експлуатації споруд біологічної очистки слід ретельно дотримуватись технологічного регламенту їх роботи, не допускати перевантажень і особливо залпових надходжень токсичних компонентів, значних відхилень від активної реакції середовища, оскільки ці порушення можуть згубно позначитися на життєдіяльності мікроорганізмів і вивести біологічні окислювачі з ладу.
Знезараження СВ, що пройшли стадію біологічного очищення, а також не пройшли таку, проводять газоподібним хлором, хлорним вапном, а також гіпохлоритом натрію. В останні роки інтенсивно впроваджуються методи знезараження СВ за допомогою озону та УФ-променів, а також електроімпульсного розряду.
Місце випуску стічних вод населеного пунктуповинно бути розташоване нижче за його межу за течією водотоку. Скидання стічних, скидних та дренажних вод у межах населеного пункту допускається у виняткових випадках на підставі дозволів, що видаються органами з охорони ОПС та узгоджених з органами державного санітарного нагляду.
Охорона підземних вод
Поверхнева гідросфера пов'язана з атмосферою, підземною гідросферою, літосферою та іншими компонентами ОПС. Тому, враховуючи взаємозв'язок усіх її екосистем, не можна забезпечити чистоту поверхневих водойм та водотоків без відповідного захисту підземних вод. Остання полягає у запобіганні виснаженню запасів підземних вод та запобіганню їх від забруднення.
Відповідно до ст. 1 Водного кодексу РФ підземні води - це води, зокрема мінеральні, що у підземних водних об'єктах. При цьому підземні води та гірські породи, що вміщають їх, визнані єдиним водним об'єктом.
З метою боротьби зі виснаженням запасів прісних підземних вод, що є стратегічним резервом для питного водопостачання майбутніх поколінь, передбачаються такі заходи: 1) раціональне розміщення водозаборів по площі; 2) регулювання режиму водовідбору підземних вод; 3) уточнення величини експлуатаційних запасів (щоб не допустити їх виснаження); 4) для самовиливних артезіанських свердловин встановлення кранового режиму експлуатації.
Іноді для профілактики виснаження підземних вод застосовують штучне поповнення за допомогою переведення частини поверхневого стоку в підземний.
Боротьба із забрудненням підземних вод включає профілактичні та спеціальні заходи. Профілактичні заходи є основними, оскільки потребують найменших витрат. Спеціальні заходи спрямовані насамперед на ізоляцію джерел забруднення від решти водоносного горизонту (протифільтраційні стінки, завіси), перехоплення забруднених підземних вод за допомогою дренажу або відкачування їх із спеціальних свердловин.
Найважливішим профілактичним заходом запобігання забруднення підземних вод у районах водозаборів служить пристрій навколо них зон санітарного захисту.
Зони санітарного захисту (ЗСЗ) складаються із трьох поясів. Перший пояс включає територію на відстані 30-50 м безпосередньо від місця водозабору (свердловини). Це зона суворого режиму, у ній заборонено присутність сторонніх осіб та проведення робіт, які не пов'язані з експлуатацією водозабору. Другий пояс ЗСЗ служить для захисту водоносного горизонту від бактеріальних забруднень, а третій - від хімічних забруднень. Тут забороняється розміщення будь-яких об'єктів, які можуть спричинити те чи інше забруднення, наприклад, тваринницьких комплексів. Не допускається рубання лісу, використання отрутохімікатів та ін.
Мінприроди Росії у 1998 р. затвердило Методичні вказівкиз розробки нормативів гранично допустимих шкідливих впливів (ПДВВ) на підземні водні об'єкти та гранично допустимих скидів шкідливих речовин у підземні водні об'єкти. Нормативи ПДВВ є сукупністю кількісних і якісних показників (характеристик) процесів і споруд, які можуть шкідливо впливати на підземні води. У разі дотримання цих нормативів шкідливий вплив не перевищує допустимі межі.
Нормативи ПДВВ визначаються для кожного проектованого, що будується або діючого об'єкта господарської діяльності стосовно конкретного підземного водного об'єкта, на який може впливати зазначена діяльність.
Охорона малих річок
У Росії понад 2,5 млн. малих (довжиною до 100 км) річок. Вони формують майже половину сумарного обсягу річкового стоку, у їх басейнах проживає до 44% всього міського населення та майже 90% сільського (Ю.В. Новіков, 1998).
Малі річки, будучи своєрідним компонентом географічного середовища, виконують функції регулятора водного режиму певних ландшафтів, оскільки значною мірою підтримують рівновагу та здійснюють перерозподіл вологи. Додамо до цього, що вони визначають гідрологічну та гідрохімічну специфіку середніх та великих річок.
Оскільки стік малих річок формується у зв'язку з ландшафтом басейну, вони відрізняються високим рівнем вразливості, причому при надмірному використанні водних ресурсів, а й за освоєння водозбору. Особливо великої шкоди малим річкам завдає інтенсивна господарська діяльність. Через це вони швидко заростають і заболочуються, деградують і зрештою зникають.
Охорона вод малих рік тісно пов'язана з охороною від забруднення тієї території, з якої річка збирає свої води. Фахівці підрахували, що за рік у малі річки Володимирської області надходить понад 4000 т органіки, 6000 т завислих речовин, десятки тонн нафтопродуктів, а з полів змивається паводками та дощами понад 2000 т амонійного азоту та 600 т нітратів.
Оскільки у малих річок здатність до самоочищення значно нижча, ніж у великих, важливо створювати на їх берегах водоохоронні зони і суворо підтримувати їх режим. У вказану зону (шириною від 100 до 500 м) входять заплава, надзаплавні тераси, брівки та круті схили берегів, яри та балки. Уздовж берегів рекомендується влаштування, смуги лісу або луки завширшки від 15 до 100 м. Забороняється розорювання схилів по березі, випасання худоби, будівництво тваринницьких ферм, обробка прилеглих до річок полів отрутохімікатами. Яри, що примикають до водоохоронної зони, мають бути укріплені, джерела, які живлять малу річку, – розчищені.
Підвищення здатності малих річок до переробки біохімічно окислюваних домішок, що надходять зі стоками та скиданням забруднених вод, сприяє штучна аерація. Це досягається за допомогою установки греблі з переливом, завдяки чому вода, що падає навіть з невеликої висоти, добре насичується киснем.
Очищення виробничих стічних вод
Методи очищення виробничих стічних вод поділяються на механічні, хімічні, фізико-хімічні та біологічні.
Для механічного очищення застосовують такі споруди: ґрати, на яких затримуються грубі домішки розміром більше 5 мм; сита, що затримують домішки СВ розміром до 5 мм; пісколовки, що служать для затримання мінеральних забруднень СВ, переважно піску; жироловки, маслоловушки, нефтеловушки, смоловушки для уловлювання із СВ відповідних забруднень, легших, ніж вода; відстійники для осадження зважених речовин із питомою вагою більше за одиницю.
Принцип дії песколовки заснований на тому, що під впливом сил тяжіння частинки, питома вага яких більша, ніж питома вага води, у міру руху їх разом із водою в резервуарі осідають на дно. Відповідно до закономірностей гідравліки потоку піщинки відносяться разом із водою лише за певної швидкості течії. При зниженні цієї швидкості крихти піску осідають на дно резервуара, а вода тече далі.
Пісколовки бувають горизонтальні, в яких вода рухається в горизонтальному напрямку, вертикальні, в яких вода рухається вертикально вгору і круглі з гвинтовим (поступально-обертальним) рухом води.
В останніх пісковловлювачах відбуваються процеси, аналогічні явищам, що спостерігаються в чайній чашці. При перемішуванні налитого в чашку чаю чайки збираються в центрі чашки. При круговому русі СВ у круглій пісколовці великі частинки піску аналогічно збираються в її центрі. Через влаштований у центрі пісколовки отвір вони потрапляють у спеціальну камеру.
При механічному очищенні з виробничих СВ шляхом проціджування, відстоювання та фільтрування видаляється до 90% нерозчинних механічних домішок різного характеру (пісок, глинисті частинки, окалина та інші), а з побутових СВ – до 60%.
З метою очищення СВ від нафтопродуктів також широко застосовується метод відстоювання, який у разі заснований на можливості мимовільного поділу води та нафтопродуктів. Частинки останніх під дією сил поверхневого натягу набувають сферичної форми, і їх розміри знаходяться в діапазоні від 2 до 3 10 2 мкм. В основі процесу відстоювання лежить принцип виділення нафтопродуктів під дією різниці густин води та частинок олії. Вміст нафтопродуктів у стоках перебуває у межах і становить середньому 100 мг/л.
Виділення нафтопродуктів проводиться в нафтовик. Брудна вода подається до приймальної камери і, пройшовши під перегородкою, потрапляє у відстійну камеру, де і відбувається процес поділу води та нафтопродуктів. Очищена вода виводиться з нафтовловлювача, а нафтопродукти утворюють плівку на поверхні води і видаляються спеціальним пристроєм. Подібним чином влаштовані жировики, маслопастки і смоловики, що використовують принцип різниці щільності води та забруднень, легших (наприклад, масло), ніж вода.
Хімічні методи застосовуються очищення виробничих СВ. Основними прийомами є нейтралізація та окислення-відновлення, вони можуть застосовуватися і як самостійні, і як допоміжні у поєднанні з іншими.
Виробничі технологічні процеси проходять як у кислих (надлишок іонів Н+), так і в лужних (надлишок ВІН -) середовищах, що призводить до появи відповідних стоків. Збалансувати кількість іонів Н + і ОН - - у цьому полягає суть методу нейтралізації під час очищення стоків.
Раціональним є взаємне поєднання кислих та лужних стоків. Водовідведення кислих і лужних стоків за єдиною системою трубопроводів не завжди доцільно, оскільки це може спричинити випадання опадів у трубах і, як наслідок, засмічення мережі.
З метою нейтралізації кислих вод застосовують лужні реагенти: вапно СаО, гашене вапно Са(ОН) 2 кальциновану соду Na 2 CO 3 каустичну соду NaOH, аміачну воду, а також фільтрування через нейтралізуючі матеріали (вапняк, доломіт, магнез.
Для нейтралізації лужних вод найчастіше застосовуються кислоти: сірчана, соляна, азотна, рідше оцтова. Можливе використання для цих цілей також димових газів, що містять СО 2 SО 2 , NО 2 .
Стічні води, що містять окислені перемінновалентні елементи (Cr +6 , Cl - , Cl +5 , N -3 , N +5 та ін), знешкоджуються в два ступені. На першій елементи, що знаходяться у вищому (або високому) ступені окислення, відновлюються до нижчої (або проміжної) валентності, при якій даний елемент на другому ступені очищення може бути виділений з рідкої фази у вигляді осаду, газу або переведений малотоксичну форму.
Окислювальний метод використовується для очищення промислових СВ від токсичних ціанідів, сульфідів, меркаптанів, фенолів, крезолів і т.д. Реагентами є хлор та його похідні (гіпохлорити, діоксид, хлорати), кисень, озон, перманганати, хромати та біхромати, пероксид водню. Відновлювальний метод застосовується для очищення СВ від нітритів та нітратів, хроматів та біхроматів, хлоратів та перхлоратів, сульфатів, броматів, йодатів. Відновниками у цьому випадку служать окислені перемінновалентні елементи, що містяться в сульфітах, сульфідах, солях двовалентного заліза, діоксид сірки (з димових газів).
Фізико-хімічні методи також застосовуються в основному для очищення виробничих СВ. Однак останнім часом деякі з них почали використовувати і при очищенні міських СВ. До них відноситься, зокрема, коагуляція - процес укрупнення колоїдних частинок рідини за рахунок електростатичних сил міжмолекулярної взаємодії. При початковому розмірі частинок 0,001 - 0,1 мкм після коагуляції їх величина сягає 10 мкм і більше, тобто. тих розмірів, у яких можуть бути виділені механічними методами. Коагуляція не тільки призводить до злипання частинок, а й порушує агрегативну стійкість полідисперсної системи, внаслідок чого відбувається поділ твердої та рідкої фаз.
Різновидом коагуляції є процес флокуляції - укрупнення дрібнодисперсних частинок за рахунок електростатичної взаємодії під впливом поліелектролітів - флокулянтів, що спеціально вводяться. У практиці водоочищення найбільшого поширення набули активована кремнекислота та поліакриламід (ПАА). Доза коагулянтів та флокулянтів залежить від складу оброблюваних вод та уточнюється при пусконалагоджувальних роботах на очисних спорудах.
Флотація - процес виділення з води в пінний шар зважених і емульгованих забруднень в результаті прилипання до бульбашок газу, що подається знизу в рідині, що очищається.
Сорбція – метод глибокого очищення виробничих СВ від розчинених органічних та деяких неорганічних забруднень. У процесах водообробки може застосовуватися як самостійно, і у поєднанні коїться з іншими біологічними, хімічними методами. Сорбція дозволяє не тільки виділити та сконцентрувати забруднення із СВ, але й утилізувати їх у технологічному процесі, а очищені води використовувати в оборотному водопостачанні.
Механізм адсорбції полягає у переході молекули розчиненої речовини з об'єму рідини на поверхню твердого сорбенту під дією його силового поля. Як сорбенти використовують різні природні та штучні матеріали: золу, коксову дрібницю, торф, цеоліти, активні глини та ін. Особливо широко для цих цілей застосовуються активовані вугілля, питома поверхня адсорбції досягає 400-900 м 2 /р.
Для концентрованих СВ, що містять органічні забруднення, що становлять технічну цінність, ефективним методом очищення є екстракція. Вона заснована на змішуванні двох взаємонерозчинних рідин (одна з яких стічна вода) та розподіл у них, згідно з розчинністю, забрудненої речовини.
Як екстрагенти використовують різні органічні речовини: ацетон, хлороформ, бутілацетат, толуол і т.д. Поділ екстрагента та екстрагованої речовини проводиться перегонкою суміші. Це визначає одну з основних вимог вибору екстрагента: різна температура кипіння екстрагента і речовини, що виділяється. Після поділу суміші екстрагент знову використовується у циклі очищення вод, а речовина утилізується.
Іонний обмін - вилучення катіонів та аніонів із розчинених у СВ забруднень за допомогою іонітів, які є твердими природними або штучними матеріалами (наприклад, штучні іонообмінні смоли). Вилучені за допомогою іонного обміну речовини надалі утилізуються або знищуються. Катіоніти вступають в обмін з катіонами, аніоніти – з аніонами.
Незважаючи на ефективність та екологічність, іонообмінний метод не знайшов широкого застосування в промисловості через дефіцит іонообмінних смол та необхідність організації реагентного господарства для регенерації іонітів.
Біологічний метод, описаний вище, є найбільш екологічно чистим із усіх методів. Один із основних принципів екології – «природа знає краще» – реалізується тут мікробними спільнотами шляхом перетворення складних екологічно небезпечних речовин на прості, нешкідливі.
Освоєння безводних та безстічних технологій
Підраховано, що 1 м 3 неочищеного СВ, що надійшов у природний водний об'єкт, може забруднити сотні кубометрів чистої води, створивши цим неприйнятні умови для життєдіяльності гідробіонтів. Тому перспективними є такі технології, які або взагалі не використовують воду, або не утворюють забруднених стоків. Успішне впровадження в практику повністю вирішило б проблему захисту водойм від забруднення. В даний час у ряді виробництв хімічної промисловості, наприклад, у виробництві аміаку, синтетичного метанолу та інших продуктів, перейшли від водяного охолодження високотемпературних газових сумішей на повітряне. Так було знято дуже гострі питання забору свіжої води для виробничих потреб та утворення забруднених стічних вод.
Перспективними є також технології водозабезпечення, які характеризуються мінімальним споживанням свіжої води. При замкнутій технології підприємство забирає воду з природного джерела, використовує її для виробництва продукції, після чого СВ піддається глибокій очистці і знову повертається в цикл. Наявні невеликі втрати води, наприклад, при випаровуванні, поповнюються за допомогою забору свіжої води.
У ряді галузей промисловості частково реалізовано замкнуті водооборотні схеми з локальним очищенням. Так, у нафтохімічній промисловості оборотне водопостачання заощадило 90% води виробничого призначення.
Підготовка води для питних цілей
Найважливішими серед водоохоронних проблем є розробка ефективних з еколого-гігієнічних позицій методів підготовки поверхневих вод для питних цілей.
Забруднення природних джерел питного водопостачання при недостатній ефективності роботи водоочисних споруд тягне за собою погіршення якості питної води, що подається споживачам, і створює небезпеку для здоров'я населення в багатьох регіонах Росії, зумовлює високий рівеньзахворюваності на кишкові інфекції, гепатит, збільшує ступінь ризику впливу на організм людини канцерогенних та мутагенних факторів.
Кожен другий житель нашої країни змушений використовувати для питних цілей воду, яка не відповідає за низкою показників гігієнічних вимог; майже третина населення користується децентралізованими джерелами водопостачання без відповідної водопідготовки; населення низки регіонів страждає від нестачі питної води та відсутності пов'язаних із цим санітарно-побутових умов. Відставання Росії від розвинутих країн за середньою тривалістю життя та підвищена смертність (особливо дитяча) значною мірою пов'язані зі споживанням недоброякісної води.
Більше 100 років метод знезараження води хлором є у Росії найпоширенішим способом боротьби із забрудненням. В останні роки було встановлено, що хлорування води становить серйозну загрозу для здоров'я людей, оскільки при цьому утворюються вкрай шкідливі хлорорганічні сполуки та діоксини. Домогтися зниження концентрації зазначених речовин у питній воді можна шляхом заміни хлорування на озонування або обробку УФ-променями. Ці прогресивні методи широко впроваджуються на станціях водопідготовки багатьох країн. Західної Європита США. У нашій країні, на жаль, через економічні труднощі застосування екологічно ефективних технологій здійснюється вкрай повільно.
На ряді вітчизняних станцій водопідготовки на заключній стадії використовують сорбційні процеси із застосуванням активованого вугілля (адсорбентів), яке ефективно витягують із води нафтопродукти, СПАР, пестициди, хлорорганічні та інші сполуки, у тому числі й з канцерогенними властивостями.
При неухильному зростанні техногенного забруднення поверхневих вод у світовій практиці питного водопостачання останні десятиліттянамітилася тенденція переходу використання артезіанських (підземних) вод. Артезіанські води вигідно відрізняються від поверхневих: рівень їхньої мінералізації, органічного, бактеріального та біологічного забруднення набагато нижчий. У ряді випадків такі води цілком відповідають гігієнічним вимогам та можуть подаватися споживачам, минаючи традиційну підготовку.
Однак якщо артезіанські води за своєю гідрохімічною природою безкисневі (не містять розчиненого кисню), вони можуть містити інгредієнти-відновники (іони Мn 2+ , Fе 2+ і сірководень) в концентраціях, що перевищують допустимі. Тоді необхідне очищення, яке зводиться до обробки води сильними окислювачами, наприклад перманганатом калію, озоном, кисневими сполуками хлору. В результаті обробки названі домішки переходять у нерозчинний стан і легко видаляються фільтруванням.
Державний контроль за використанням та охороною водних ресурсів
У 1997 р. уряд Росії затвердив «Положення про здійснення державного контролю за використанням та охороною водних об'єктів», відповідно до якого зазначений контроль здійснюють Міністерство природних ресурсів (МПР), відділи державного контролю за використанням та охороною водних об'єктів територіальних органів (басейнових органів, які функціонують біля суб'єкта Російської Федерації).
Основним завданням МПР є здійснення державного контролю над дотриманням вимог водного законодавства Росії, стандартів, нормативів, правил та інших правових актів, мають обов'язкову силу всім користувачів водними об'єктами під час проведення ними всіх видів робіт, що з використанням і охороною водних об'єктів, зокрема внутрішніх морських водта територіального моря РФ. Разом з органами Держсанепіднагляду Міністерство здійснює державний контроль за вивченням, використанням та охороною підземних водних об'єктів, а спільно з органами федерального гірничого промислового нагляду – водних об'єктів, що містять природні лікувальні ресурси.
Державні інспектори з контролю за використанням та охороною водних об'єктів наділені широкими повноваженнями, зокрема вони мають право: відвідувати без попереднього повідомлення об'єкти та організації, які є водокористувачами та водоспоживачами, а також за потреби військові, оборонні та інші об'єкти з урахуванням встановленого режиму їх відвідин; давати обов'язкові для використання приписи щодо усунення виявлених у ході перевірок порушень режиму користування водними об'єктами та контролювати їх виконання; оглядати та за необхідності затримувати судна (у тому числі іноземні), які допустили незаконне скидання забруднюючих речовин або не вжили необхідних заходів щодо запобігання забруднення водних об'єктів; пред'являти організаціям (у тому числі режимним) та фізичним особам вимоги провести заходи щодо покращення стану, використання та охорони водних об'єктів та щодо організації контролю за стічними водами та їх впливом на водні об'єкти; розглядати справи про адміністративні правопорушення та накладати адміністративні стягнення на осіб, винних у порушенні водного законодавства.
Слід мати на увазі, що рішення органів державного контролю за використанням та охороною водних об'єктів є обов'язковими для виконання всіма водокористувачами; вони можуть бути оскаржені лише до цивільного чи арбітражного суду.
Запитання для самоконтролю
- Охарактеризуйте роль, яку відіграє законодавство у комплексному використанні та охороні водних ресурсів?
- Що таке моніторинг водних об'єктів та хто його проводить?
- Навіщо складаються схеми комплексного використання та охорони вод? Їхні види. Що таке басейнова угода?
- Перерахуйте заходи щодо охорони поверхневих вод.
- Навіщо встановлені водоохоронні зони? Яку роль грають водоохоронні лісові насадження?
- Які споруди входять до системи штучного біологічного очищення?
- Перелічіть події. що проводяться з метою боротьби з виснаженням та забрудненням підземних вод.
- Чому нині так гостро постає проблема охорони малих річок?
- Перерахуйте методи очищення стічних вод.
- Які основні пристрої застосовуються при механічному очищенні стічних вод?
- Які процеси використовуються при хімічному та фізико-хімічному очищенні стічних вод?
- Охарактеризуйте роль безстічних виробництв у вирішенні проблеми охорони водойм.
- Чому хлорування питної води є небезпечним для споживачів? Які альтернативні хлоруванню методи знезараження вод ви знаєте?
- Хто здійснює державний контроль за використанням та охороною водних об'єктів? Якими повноваженнями наділені державні інспектори?
Ресурси прісної води
У горах накопичується сніг при тих самих температурах. Сніг, що випав, поступово ущільнюється і перетворюється на фірн (зернистий лід), а потім у глетчерний лід. Лід має здатність під впливом сили тяжіння переміщатися (текти) зі швидкістю від кількох метрів до 200 м на рік.
Покривні льодовики мають значну потужність, приховують нерівності рельєфу і займають велику площу (напр., покривний льодовик Антарктиди потужністю близько 2 км і льодовик Гренландії). Від краю цих льодовикових покривів постійно відколюються величезні брили льоду - айсберги, що сидять на мілині або вільно плавають.
Гірські льодовики займають вершини гір, різні поглиблення з їхньої схилах (кари, цирки) і долини. Гірські льодовики значно менших розмірів, ніж покривні, та різноманітніші.
У льодовиках законсервовано велику кількість прісної води. Частково вона витрачається харчування річок (від інтенсивності танення льодовиків залежить водоносність гірських річок). Для посушливих районів світу льодовикове харчування річок має важливе господарське значення. Нині розробляються цікаві проекти використання айсбергів для постачання прісною водою посушливих районів Австралії, Африки, Південної Америки та Аравійського півострова.
6. Болота
Болота - надмірно зволожені ділянки суші з вологолюбною рослинністю, при відмиранні та розкладанні якої утворюється торф. Залежно від джерел живлення болота поділяються на верхові та низинні.
Верхові болота живляться атмосферними опадами, бідні на мінеральні солі і зазвичай розташовуються на вододілах. Рослинність цих боліт бідна за видовим складом; переважають сфагнові мохи.
Низинні болота виникають у місцях виходу поверхню чи близького залягання підземних вод. Значно багатше мінеральне харчування створює умови для проростання тут різноманітної рослинності - зелених мохів, осок, злаків, та якщо з деревних порід - вільхи і берези. Внаслідок накопичення торфу поверхня низинних боліт поступово підвищується. На певній стадії поверхня болота може досягти такої висоти, при якій болотяна рослинність вже не може використовувати підземні води і переходить на харчування атмосферними опадами: низинне болото змінюється верховим.
Болотам належить важлива роль у природі: вони зволожують повітря навколишніх територій, є місцем проживання багатьох видів тварин і зростання цінних видів рослин.
Болота використовуються людиною. На них розробляють торф, який застосовують як добриво, паливо та хімічну сировину, збирають ягоди, лікарські рослини, частину низинних боліт осушують і перетворюють на сільськогосподарські угіддя, що відрізняються високою потенційною родючістю. Слід, однак, пам'ятати, що не всі болота підлягають осушенню, частину з них необхідно зберегти, щоб не порушити взаємозв'язків, що склалися в природі.
7. Охорона прісних вод.
7.1. Вода як найцінніший природний ресурс. Це одна з найбільш життєзабезпечених природних середовищ, що склалися у процесі еволюції. Крім іншого господарського значення, головна роль запасів прісних вод – постачати людину водою, насамперед для пиття. Чиста прісна вода – лімітуючий чинник існування як біологічного виду.
Вода - складова частина біосфери - має ряд аномальних властивостей, що впливають на фізико-хімічні та біологічні процеси, що протікають в екосистемах. До таких властивостей відносять дуже високі та максимальні серед рідин теплоємність, теплоту плавлення та теплоту випаровування; поверхневий натяг, розчинну здатність та діелектричну опірність, прозорість.
Для води також характерна підвищена міграційна здатність, що має важливе значення для її взаємодії із суміжними природними середовищами. Через перелічені властивості, потенційна вода може накопичити дуже багато забруднюючих речовин – хімічних елементів і патогенних мікроорганізмів.
Більшість споживаної на земній кулі води використовується у сільському господарстві (70%), потім йде промисловість та господарсько-побутові потреби. У багатьох районах світу, ¾ населення Землі відчувають гостру нестачу чистої прісної води. Тому охорона прісних вод полягає в їхньому дбайливому використанні: 1) економному витраті води із застосуванням більш досконалих технологій у промисловості та сільському господарстві; 2) запровадження оборотного водопостачання на підприємствах; 3) запобігання забруднення вод, неухильне дотримання правил очищення стічних вод.
Завдання охорони вод - складне і дороге. Витрати охорону вод займають перше місце серед усіх витрат на охорону природи. Тому її, на жаль, поки що вдається вирішувати лише частково.
7.2. Скорочення та антропогенне забруднення прісних вод. Практично на всіх промислових та урбанізованих територіях світу знижується якість та скорочуються запаси прісної води. Тому забезпечення нею населення та народного господарства Росії стало однією з найважливіших соціально-економічних потреб.
Постанова № 862 від 18 жовтня 1992 р. «Про невідкладні заходи щодо забезпечення питного водопостачання в РФ» зобов'язала відповідні міністерства та відомства провести заходи щодо поліпшення якості питної води та підвищення надійності, стійкості систем водопостачання міст, селищ та інших водоспоживачів (Середньострокова9). У зв'язку з цим особливу цінність мають великі резервуари прісної води (напр., озеро Байкал).
Поверхневі води, які мають можливість самоочищатися, захищені від забруднень, ніж підземні (Крайнов та інших., 1991). У зв'язку з наростаючим забрудненням поверхневих вод підземні води стають практично єдиним джерелом господарсько-питного водопостачання населення. Тому їхня охорона від виснаження та забруднення стратегічно важлива.
Небезпека забруднення підземних вод у тому, що підземна гідросфера (особливо артезіанські басейни) – це кінцевий резервуар накопичення забруднювачів поверхневого і глибинного походження (Крайнов, Швець, 1987). Найбільш небезпечним антропогенним процесом забруднення вод є скидання стоків з промислово-урбанізованих та сільськогосподарських територій; випадання продуктів антропогенної діяльності із атмосферними опадами.
Забруднення безстічних озер також буває довготривалим і часто необоротним. Посилений і зосереджений водовідбір з підземної гідросфери призводить до утворення великих і глибоких вирв з провалами ґрунтів, зниження рівня поверхневих вод.
Загальна характеристика антропогенного забруднення води – висока концентрація токсичних речовин у локальних ділянках довкілля. У ряді регіонів прісні води набули аномальних геохімічних властивостей (концентрація хлоридів до 15 г/л, нітратів до 10 г/л, фторидів до 3-5 г/л; це вже екологічно небезпечні концентрації). За органічними сполуками деякі водні системи вже увійшли до стадії незворотних змін (евтрофікації), що зростають у часі. Такі системи здатні довгий часутримувати високі концентрації забруднювачів.
Останнім часом різко зросло споживання мінеральних, лікувальних та столових вод, а також геотермальної енергії. Необдумане використання таких ресурсів без з'ясування процесів, що протікають у водних резервуарах, призводить до трагічних і дорогих помилок. Наприклад, у знаменитій Долині Гейзерів у Каліфорнії через велику кількість експлуатаційних свердловин зникла пара і швидко порушилася рівновага. На ліквідацію кризи в 1970-х рр. було витрачено 3,5 млн доларів.
Розсоли осадових басейнів привертають увагу як важливе джерело гідромінеральної сировини та біологічно активних вод. Такі розсоли виявлено і в Тімано-Печорському осадовому басейні. Практика показує, що при видобутку розсолів непоправна шкода наноситься водоносним горизонтам, що лежать вище.
Дослідження в Росії та за кордоном доводять прямий кореляційний зв'язок між якістю (ступенем забруднення) питної води та здоров'ям людини. Широко поширені карієс зубів та флюороз обумовлені відповідно недоліком та надлишком фтору в питній воді. Недолік F та карієс характерні для Карело-Кольського регіону та більшості областей Європейської Росії. У 1960-ті роки. було прийнято урядову постанову про фторування питної води із вмістом F менше ніж 0,5 мг/л. Надлишок F та спалахи флюорозу зафіксовані в Мордовії та Забайкаллі.
За нестачі йоду у воді (особливо у сільських жителів) розвиваються захворювання щитовидної залози. Такі регіони відомі на Крейній Півночі, Уралі, Алтаї, Північному Кавказі, Середньому Поволжі та на півночі Російської Рівнини. Тривалий дефіцит I у питній воді призводить до розумової та фізичної відсталості.
Виявлено зв'язок раку сечового міхура та вживання води з високим вмістом хлору. До найбільш небезпечних забруднюючих речовин питної води відносяться хлоровані вуглеводні та діоксини (високотоксичні стійкі хлорорганічні сполуки).
У сільськогосподарських районах вода накопичує пестициди. Список захворювань людини при її вживанні дуже широкий. Особливу небезпеку є забруднення води патогенними мікроорганізмами, що викликають спалахи епідемічних захворювань у людини та тварин. Причиною більшості епідемій є вживання неякісної води.
Негативно впливають на тварин, риб, птахів, планктон аварійні розливи нафти. У Республіці Комі найчастіше трапляються аварії на нафтопроводах. Нафта забарвлює воду в чорний колір, різко знижує кількість розчиненого кисню, спричиняючи загибель організмів. Підземні води не здатні окислити величезну кількість органіки (нафти), що надходить, забруднення стає незворотним (аж до появи лінз мазуту).
При привнесенні метану, важких вуглеводнів і сірководнів у природних водах створюється відновне безкисневе середовище, що губить гідробіонтів.
Екологічно небезпечними можуть бути біологічні процеси, пов'язані з життєдіяльністю водоростей, планктону, бактерій та інших мікроорганізмів (евтрофікація водойм).
Водорості, планктон і мікроогранізм грають роль як у процесі забруднення, так і самоочищення природних вод. відомі різноманітні грибки, дріжджі, галофільні сульфат-редукуючі, метилотрофні, метаногенні та інші бактерії, присутні у воді різної температури та солоності.
Тривалий монітринг якості поверхневих вод показує, що в них у всьому світі зросли концентрації сполук азоту, вуглецю, меншою мірою – фосфору та важких металів. З'єднання азоту мають високу розчинність; їхня концентрація у воді може безперешкодно збільшуватися. Азот трансформує свої міграційні форми залежно від температурних, окиснювально-відновних умов підземної гідросфери; одні його добре розчинні форми переходять до інших і накопичуються у новій геохімічній обстановці. Ця пристосованість азоту до будь-яких геохімічних ситуацій визначає надзвичайно широкий діапазон його водної міграції.
Підземні води немає буферності до азоту. Темпи природної денітрифікації підземних вод бактеріями дуже низькі. Тому в сільськогосподарських районах Комі води верхніх водоносних горизонтів із гідрокарбонатних перетворюються на нітратно-гідрокарбонатні (засолені).
Також при внесенні надмірних добрив у поверхневих водах збільшується вміст фосфору (сприятливий фактор для евтрофікації озер та боліт).
7.3. Контроль якості прісних вод. Якість природних вод оцінюється шляхом порівняння присутніх у них забруднюючих речовин із їх ГДК чи ОВНС для об'єктів господарсько-питного, культурно-побутового водокористування.
Такі показники розроблені як виявлення надлишку забруднюючих речовин, а й нестачі життєво важливих хімічних елементів (напр., Se). Нормативний підхід – початковий крок оцінки стану води, що дозволяє швидко та з невеликими витратами визначити пріоритетні забруднювачі та виробити практичні рекомендації щодо зниження негативних наслідків забруднення. В усіх країнах існують нормативи якості питної води.
Проте нормативний підхід не враховує поєднаного впливу (синергізму чи антагонізму) речовин. Це особливо стосується випадків, коли ці речовини є в концентраціях, близьких до ГДК, і коли вода використовується тривалий час.
Встановлено, що довготривалий ефект низьких доз може бути згубнішим для популяції гідробіонтів, ніж гострий короткочасний токсичний вплив.
Крім того, кожна водойма унікальна через великі відмінності в хімічному складі, швидкості перемішування, температурному режимі та вертикальній стратифікації. водних мас. Нормативний підхід при встановленні ГДК недостатньо спирається на експерименти.
Надійний прогноз та оцінка стану водної системиускладнені одночасним впливом на систему безлічі мінливих природних та антропогенних факторів; складними фізико-хімічними та мікробіологічними процесами, що відбуваються у водному середовищі.
Для розуміння таких процесів треба враховувати хімічну взаємодію «вода – донні відкладення» (особливо у разі підтікання у воду флюїдів або накопичення важких металів в озерних мулах). Також встановлено важливу роль у водних хімічних реакціях сполук вуглецю, сірки, азоту та фосфору, окислювально-відновного потенціалу.
Найкращим способом отримання емпіричних даних про процеси у водному середовищі є гідрогеохімічне картування з подальшим обґрунтуванням мережі моніторингу. Інформація, зібрана під час тривалих режимних спостережень, є основою прогнозу стану водної системи у часі.
В даний час для екологічного прогнозування використовується комп'ютерне моделювання гідрогеохімічних процесів забруднення поверхневих та підземних вод, що залучає до сфери вивчення величезні масиви даних і дозволяють отримати якісно нову інформацію.
Список літератури
Крайнов С.Р., Швець В.М. Геохімія підземних вод господарсько-питного призначення. М: надра, 1987.
Крайнов С.Р., Фойгт Г.Ю., Закутін В.П. Геохімічні та екологічні наслідки змін хімічного складу підземних вод під впливом забруднюючих речовин // Геохімія. 1991. № 2.
Курінний В.В. , Пугач С.Л., Сєдов Н.В., Рачков М.М. Проблеми зосередженої експлуатації підземних вод// Геол. вісник центр. районів Росії // 1999. №3.
Середньострокова програма (1997 - 2001) раціонального використання та охорони водних ресурсів Російської Федерації. М., 1991. Вип.1.
Посібник з контролю якості питної води. 1. Рекомендації. ВООЗ, Женева, 1986.
Довідник гранично допустимих концентрацій шкідливих речовин у харчових продуктах та середовищі проживання. М., 1993.
Фізична географія. М., 1991. С.56-65.
Небіл Б. Наука про довкілля. М: Мир, 1993.Т.1. С.229 - 248.
Схожі реферати:
Досліджено залежності між літологічними особливостями гірських порід вугленосної товщі Донбасу, встановлені геофізичними методами, та їх хімічним складом.
Для районів нафтогазових родовищ як індикатори техногенних навантажень на природні середовища нами досліджуються газоподібні сорбовані вуглеводні та інші гази.
Критерії оцінки якості природних вод та методологія його вивчення.
На екологічний стан довкілля, як відомо, впливають як природні, і антропогенні чинники. До перших відносяться інтенсивність екзогенних процесів та явищ, а також природна захищеність підземних та поверхневих вод.
Полігони твердих побутових відходів (ТПВ) є небезпечними джерелами забруднення довкілля. Особливо ті з них, які не обладнані протифільтраційним екраном та експлуатуються без належної ізоляції.
При відкритому видобутку вугілля шахтами залишаються ділянки землі, які більше неможливо використовувати, залишаючи шрами на поверхні землі. Реабілітація може пом'якшити деякі з цих проблем.
Техногенна дія на геологічне середовище, пов'язана з постійно зростаючим обсягом непереробної гірничої маси / близько 100 млр. т. щорічно/ створило у низці регіонів світу дуже напружену екологічну обстановку.
Будова гідросфери. Взаємодія поверхневих та підземних вод. Формування гідрохімічного складу підземних вод. Техногенна дія на підземні води.
; виділити екологічні проблеми та способи охорони води; розвивати мову, увагу; виховувати дбайливе ставлення до води, до водойм, бажання заощаджувати прісну воду.
Устаткування: схеми «Співвідношення солоної та прісної води», «Вода – важлива для організму речовина», запис пісні «Живи, джерело!», прислів'я та висловлювання відомих людей, вчених про воду.
Хід заняття
I. Повідомлення теми заняття.
Вчитель. Здрастуйте, хлопці! Послухайте загадку та відгадайте:
Мене п'ють, мене ллють, усім потрібна я. Хто я така? (Вода.)
– Сьогодні ми говоритимемо про воду, про дбайливе ставлення до неї. Тема нашого заняття – «Мати водиця – усьому цариця. Чому воду треба берегти?».
ІІ. Вода та життя.
Вчитель. Ви чули про воду? Кажуть, вона скрізь.
Перша крапелька. У калюжі, в морі, в океані,
І у водопровідному крані.
Як бурулька замерзає,
До лісу туманом заповзає.
Друга крапелька. Льодовиком у горах зветься,
Стрічкою сріблястою в'ється.
Серед високих струнких ялинок
Руйнується потоком селів.
Третя крапелька. На плиті в нас кипить,
Пором чайника шипить,
Розчиняє цукор у чаї.
Вчитель. Ми її не помічаємо,
Ми звикли, що вода –
Наша супутниця завжди.
Крапельки (разом). Без мене вам не вмитися,
Чи не наїстися, ні напитися!
Вчитель. Смію вам я доповісти:
Без води нам не прожити.
Завдяки повсякденному поводженню з водою ми так звикли до неї та її різноманітних проявів у природі, що часто не помічаємо відмінних властивостей води. Адже саме цими властивостями пояснюється те, що наші озера і річки не промерзають взимку до дна, що сильні весняні паводки порівняно рідкісні, що, замерзаючи, вода може чинити великі руйнування і т. д. Багато звичних явищ природи пов'язані саме з особливостями води виділяють її серед інших речовин.
Велика роль води та в техніці. Неможливо уявити таку галузь промисловості, де у тому чи іншому вигляді, тих чи інших цілей не застосовувалася вода. Вода є джерелом енергії. Вода переносить тепло. Вода використовується як чудовий розчинник для багатьох речовин. Вода є тим середовищем, у якому протікає безліч різних хімічних процесів.
В історії нашої планети вода також має винятково важливе значення. Мабуть, жодна інша речовина не може зрівнятися з водою за своїм впливом на хід тих найбільших змін, які зазнала Земля за багато сотень мільйонів років свого існування.
Там, де є життя, завжди є вода. Життя без води неможливе. Яку б тварину чи рослину ми не взяли, до неї входить вода як одна з головних складових частин. Мешканці водойм, як правило, містять у собі більше води, ніж жителі суші У тілі риб, наприклад, до 70–80 % води, а медузі – більше 95 %. У трав'янистих рослинах суші відсоток води сягає 85. Організми ссавців тварин і людини містять води менше.
Якщо маса людини 60 кг, то його тілі міститься близько 40 л води. Протягом року кожен організм споживає кількість води, що у багато разів перевищує його масу.
Надос ке вивішується схема.
Вода – важлива для організму речовина:
на 1 кг тіла корови – 600 г води;
качки – 700 г води;
у медузи на 100 г тіла – 99 г води.
Поживні речовини потрапляють у кров через стінки травного каналу. Через ці стінки можуть проникати лише речовини, розчинені у воді, лише рідини. Якби шматок цукру не розчинився у слині та у шлунковому соку, цукор не потрапив би в кров. Білок яйця, крохмаль хліба та картоплі не розчиняються у воді, але шлунковий та кишковий соки містять особливі речовини – ферменти, які розщеплюють білок та крохмаль і переводять їх у речовини розчинні. Це розщеплення йде лише у воді. Кров, що складається на чотири п'яті з води, розносить поживні речовини по всьому організму. Таким чином, вода потрібна для нашого організму як розчинник поживних речовин, як переносник їх, і як середовище, в якому протікають різні процеси, пов'язані з нашою життєдіяльністю. Виділяючись потовими залозами та випаровуючись із поверхні шкіри, вода регулює температуру нашого тіла. Крім того, вода необхідна для видалення з організму різних шкідливих речовин, що утворюються внаслідок обміну. Вміст води в окремих органах та тканинах тіла майже постійно.
Потреба у воді у різних тварин неоднакова. Деякі з них задовольняються дуже малими кількостями води, інші ж, навпаки, вимагають води удосталь. Комора довгоносик, наприклад, проводить життя в сухому ссипаному зерні, в якому вологи всього близько 12%. Ця комаха, вживаючи в їжу сухе зерно, ймовірно, затримує частину навіть тієї води, яка виділяється в його тілі, як і у будь-якому іншому, у процесі обміну речовин та при диханні.
Інша річ, наприклад, попелиці. Вони харчуються соками рослин. Щоб отримати достатньо їжі, вони повинні пропустити через свій організм велику масу води. Організм попелиці влаштований так, що вода в ньому довго не затримується і залишає тіло, поступаючись місцем новим порціям живильного соку.
Жодна жива істота не може жити в абсолютно сухому просторі і не може залишатися живою, втративши воду. Кожен організм може втратити тільки цілком певну частину води, що міститься в ньому. Людина втрата 10 % води викликає низку розладів, а втрата 20 % води – смерть. Деякі тварини менш чутливі до втрати води.
Майже таку роль, як і в організмах тварин, вода виконує і в рослинах. Вода доставляє рослинам з ґрунту поживні речовини і певною мірою регулює температуру рослин; випаровуючись з поверхні листя, вона оберігає їх від перегріву в літню спеку.
Починаючи з моменту проростання насіння, рослина весь час має отримувати вологу; наприклад, для однієї рослини соняшнику за весь час її росту потрібно близько 40 л води, а люцерна, створюючи один грам сухої речовини, випиває близько 500 г води.
Усю необхідну воду рослини одержують лише з ґрунту. Коріння рослин висмоктує воду з ґрунту з великою силою. Ця сила настільки велика, що, наприклад, у кропиві її було б достатньо, щоб підняти воду на висоту більше 4 м, а у виноградній лозі – на висоту 13 м. Таким чином, рослинність суші, викачуючи воду з ґрунту, діє як потужний насос . З коріння вода піднімається в стебло і листя і з поверхні їх випаровується.
IV. Значення води в природі та в житті людини.
Вчитель. Як чудово говорили про воду великі люди! Аксаков назвав її красою природи, Менделєєв кров'ю природи.
Людина якось обійдеться без нафти, алмазів, винайде нові двигуни, але без води вона не зможе жити. Люди завжди обожнювали воду. Немає жодного народу, у якого вода не вважалася б матір'ю всього живого, цілющою та очисною силою, джерелом родючості. Відомий французький письменник - льотчик Антуан-де Сент-Екзюпері, літак якого зазнав аварії в пустелі Сахара, - писав так: «Вода!.. У тебе немає ні смаку, ні кольору, ні запаху, тебе неможливо описати, тобою насолоджуються, не відаючи , Що ти таке! Не можна сказати, що ти потрібна для життя: ти саме життя. Ти сповнюєш нас радістю, яку не поясниш нашими почуттями. З тобою повертаються до нас сили, з якими ми вже попрощалися. За твою милість у нас знову починають вирувати високі джерела нашого серця. Ти найбільше багатство на світі...»
– Хлопці, прочитайте висловлювання великих людей про воду.
Воді було дано чарівну владу стати соком життя на Землі. (Леонардо Да Вінчі.)
Крапля води дорожча за золото. (Д. Менделєєв.)
Немає на землі напою краще, ніж склянка холодної чистої води. (В. Пєсков.)
Врятуй себе, чоловіче,
Сину, рідний, спаси!
Щоб річки текли, а не промови
По нашій великій Русі.
М. Рудаков
– Поясніть ці висловлювання. Про що вони?
Вчитель. Усі народи дбайливо і дбайливо ставляться до води. Прочитайте прислів'я, вигадані різними народами. Вони жили далеко один від одного, але всі цінували воду.
Вода – мати, а без матері не проживеш. (Китайське прислів'я.)
Ми не цінуємо воду доти, доки не висохне колодязь. (Англійське прислів'я.)
Крапля за краплею – утворюється озеро, а перестане капати – утворюється пустеля. (Узбецьке прислів'я.)
Російські прислів'я:
І каламутну воду п'ють у негоду.
Не плюй у колодязь: трапиться напитися.
Без роси та трава не росте.
IV. Звідки надійшла вода?
Вчитель. Якщо швидко розкрутити глобус, то видасться, що він однобарвний, блакитний. Чому? Що зображено на глобусі? Де найбільше води Землі? (Водою заповнені моря та океани.)
– Чи може людина використати цю воду? (Ні.)
– Чому? Яка вода нам потрібна? (Прісна.)
Хлопцям чи хлопцям?
Вся живність цілком щаслива!
3-й учень. Але що таке? Караул!
Ні, ні, ніхто не потонув,
Ні, ні, якраз навпаки,
На мілину сідає пароплав
Серед білого дня, який скандал!
Мабуть, лоцман маху дав!
Та ні, далеко від буйка,
Тут була глибока річка.
4-й учень. Була. Ось саме – була.
Була, та, мабуть, спливла.
Ах, річку ми не впізнаємо…
Річка стає струмком!
Вже й човни на мілині.
Плавці раптом посуху пішли.
А риби? У горі та тузі
Бідолахи б'ються на піску.
То що з нею скоїлося, з річкою?
На жаль, друзі, відповідь така:
Дошкільник Сидоров Іван
Забув зачинити на кухні кран.
Ви скажете: яка дрібниця.
Дрібниця. Добро б струмок вичерпався,
А то он через дрібницю
Зникла ціла річка!
Б. Заходер
- Чому в річці зникла раптом вода?
– Що сталося після того, як у річці поменшало води?
– Про що нагадує кожному з нас цей вірш?
Вивод: Не витрачайте воду даремно! Бережіть її!
VII. Підсумок заняття.
Вчитель. Як повинні поводитися хлопці, дорослі, щоб річки та струмки не зникали?
– Чому воду треба берегти та охороняти?
Вода входить до складу будь-якого організму.
Вода – це життя, краса та здоров'я.
Кількість води обмежена.
Вода – помічник людини.
Вода забруднюється.
Учень. Воду марно не лий, дорожити водою вмій.
Закривай міцніше кран, щоб не витік океан.
Вчитель. Про що може просити нас океан?
Учень. Якби океан умів мислити, говорити, то сказав би сучасній людині: «Як ти неохайний, який же ти нечупара! Ти навіть мене примудрився забруднити. Тепер тобі доведеться чистити мене. Не знаю, як ти це зробиш, але зробити зобов'язаний, інакше поплатишся сам: буде погано тобі і твоїм нащадкам».
Вчитель. Адже не дарма так сказав би океан: він засмічений. У нього звалюють, що завгодно. У північній частині Тихого океануплаває близько 5 млн старих гумових сандалів, приблизно
35 млн порожніх пластмасових пляшок та близько 70 млн скляних поплавців. Усі ці предмети не розкладаються. Якщо їх не виловити, вони плаватимуть сотні років. Прочитаємо заповіді:
1. Наша планета – наш дім, і кожен з нас відповідає за її майбутнє.
2. Якщо знайдеш у лісі джерело, збережи його. Можливо, це початок великої повноводної річки.
3. Вслухайся в дзюрчання річки. Можливо, вона просить допомоги від тебе і їй потрібні твої дбайливі руки.
Джерело пропах землею, травою і хвоєю,
У спекотний полудень холодний завжди,
А опустиш руку в блакитне –
Заголубить світла вода.
У його задумливого співу
Я великий вчився чистоті,
Першим, найнесміливішим натхненням,
Першої, найрадіснішої мрії.
Нехай далеко від низенького будинку
Я, чоловік, зроблюсь сивим,
Я ще прийду до нього, живого,
І ще нап'юся його води.
В. Солоухін
Звучить пісня «Живи, джерело».
Охорона та захист природних вод
Під охороною та захистом природних вод слід розуміти систему заходів, спрямованих на запобігання та усунення наслідків забруднення та засмічення поверхневих та підземних вод. Для запобігання поверхневим водам від забруднень проводять різні заходи. Найбільш значущими є такі: - вдосконалення технологічних процесів у промисловості зниження водоспоживання і створення оборотних систем водопостачання; - забезпечення повного біологічного очищення стічних вод промислових підприємств та населених місць; - раціональне водокористування у сільському господарстві, включаючи обґрунтованість застосування добрив та пестицидів, а також господарювання в межах території водозбору; - Дотримання природоохоронних норм видобутку та переробки корисних копалин, їх збагачення та транспортування; - дотримання правил виконання бурових та будівельних робіт (де вони ведуться) у водоохоронних зонах; - скорочення (а по можливості та запобігання) надходження у водойми біогенних елементів (азоту та фосфору); - дотримання водоохоронних зон та правил господарської діяльності в них; - забезпечення постійного контролю за станом водойм та показників (нормативів) за складом та властивостями якості води; - розробка та впровадження маловідходних технологій. Поліпшення якості поверхневих вод сприяють запобіжні, організаційні та технічні методи. Одним з них є самоочищення, яке можливе за рахунок життєдіяльності вищих водних рослин (очерет, рогоз, вузьколистий очерет, ряска, водорості), що насичують воду киснем (оскільки під впливом кисню у воді знижується вміст іонів кальцію та магнію). Суть цього методу полягає у підтримці та відновленні водойм. В останні роки стали широко застосовуватися для деевтрофікації забруднених водойм рослин (водний гіацинт, піст, лепеха, сосенка водяна, рдест), які забезпечують значний приріст біомаси (до 100 кг/м2 на місяць), а відповідно і зниження забруднюючих речовин. Одним із суттєвих заходів щодо охорони від забруднення поверхневих вод є дотримання меж водоохоронних зон, які несуть важливу захисну функціюна будь-якому водному об'єкті, особливо на малих річках, що становлять у Росії понад 95% водотоків. Ці зони включають: заплаву річки, надзаплавні тераси, брівки і круті схили корінних берегів, ділянки еродованих земель, балки довжиною понад 10 км або будь-якої довжини, але при крутості схилів більше 8°. Під охороною підземних вод розуміється комплекс заходів, спрямованих на збереження та покращення такого якісного та кількісного стану підземних вод, які дозволяють використовувати їх у народному господарстві. Охорона підземних вод полягає у суворому дотриманні водного законодавства, що передбачає комплекс профілактичних заходів та спеціальних водоохоронних заходів, які поділяються на профілактичні та спеціальні. У профілактичні заходи входить таке: вибір місця розташування об'єкта (промислового, сільськогосподарського) з мінімальним впливом на навколишнє природне середовище та підземні води; ретельне дотримання зон санітарної охорони водозаборів підземних вод та ін. Спеціальні заходи включають: споруди захисних водозаборів для перехоплення забруднених підземних вод і гідравлічні вододіли (завіси) між областю вод і експлуатованими чистими підземними водами, а також створення непроникних екранів забруднення та інших. Для підземних вод основними негативними наслідками антропогенного впливу є забруднення і виснаження. Проведення спеціальних захисних заходів вимагає великих витрат, найчастіше є складною і громіздкою технічною системою, до якої входить обов'язкове очищення забруднених вод, що відкачуються. Слід мати на увазі, що забруднення підземних вод взаємопов'язане зі станом навколишнього середовища: неможливо запобігти їх забруднення, якщо відходи надходять у поверхневі води, атмосферу, ґрунт, оскільки кругообігом води ці складові біосфери тісно пов'язані. Тому в охороні підземних вод найбільш важливими є запобіжні заходи, які не допускають їх забруднення. Під виснаженням підземних вод розуміється зменшення їх природних та (або) штучних запасів внаслідок перевищення витрачання підземних вод над їх харчуванням. Причинами такого виснаження можуть бути вирубування лісів, розорювання земель, спрямування та відведення річок, відбір підземних вод водозаборами, водознижувальними установками, дренажами тощо. При цьому виснаження може мати тимчасовий (сезонний) та постійний (через господарську діяльність) характер. Поповнення запасів підземних вод здійснюється: завдяки створенню гребель, дамб, запруд, ставків, що регулюють стік водотоків або атмосферний стік; шляхом перекачування вод із напірних горизонтів; затримки сніготанення; завдяки використанню біохімічно очищених стічних вод; зменшенню випаровування; вдосконалення способів поливу та зрошення сільгоспугідь. Слід враховувати, що санітарними органами встановлено стандарти якості вод для штучного поповнення. Нераціональне використання підземних вод (як і поверхневих вод) має економічні, соціальні та екологічні аспекти впливу як на людину, так і на природу. У гідросфері, як і загалом у біосфері, чітко простежується дію екологічного постулату «все пов'язані з усім». За даними Водного кадастру у Росії налічується понад 127 тис. річок протяжністю від 10 до 200 км. З цих тисяч відібрано близько 600 річок, які потребують охорони. Щоб уникнути їх забруднення та виснаження вздовж річок, створені або створюються обов'язкові водоохоронні зони, в яких заборонено розорювати землі, застосовувати отрутохімікати, випасати худобу. Основне завдання водоохоронних зон – забезпечувати та підтримувати сприятливий режим, покращувати стан малих річок та водойм, захищати їх від заливання продуктами ерозії ґрунту, уникати забруднення пестицидами та біогенними речовинами. Захист річок та водойм від забруднення може відбуватися шляхом їх самоочищення. Наприклад, інтенсивний перебіг річок забезпечує хороше перемішування та зниження концентрацій завислих частинок. Осідання у воді нерозчинних опадів, а також відстоювання забруднених вод сприяють самоочищенню водойм. Зниження температури води сприяє тривалому збереженню бактерій і вірусів, що потрапляють у водойми. Так, в помірній кліматичній зоні самоочищення річки відбувається на ділянці, що знаходиться в 200...300 км від місця забруднення, а на Крайній Півночі відстань до цієї ділянки збільшується до 2 тис. км. Фізичним фактором самоочищення водойм є ультрафіолетове випромінювання Сонця, під впливом якого відбувається знезараження води. З хімічних факторів самоочищення водойм слід відзначити окислення органічних і неорганічних речовин. Забруднення водойм хімічними речовинами призводить до порушення нормальних процесів самоочищення води, зміни деяких важливих властивостей мікробів і зрештою - зміни якості води. Біологічним фактором самоочищення є сукупність організмів, що населяють воду: бактерій, водоростей, різних безхребетних тварин, тому так важливо підтримувати умови, що роблять воду придатною для їх існування. Загибелі бактерій та вірусів можуть сприяти деякі хімічні речовинита представники тваринного світу. Так, устриці та деякі види амеб адсорбують кишкові та інші віруси, а молюск Дрейссена, що нагадує на вигляд південну мідію, пропускає через себе забруднену органічними весями воду, мінералізує і тримає в облозі непотрібні речовини.
