Экологические проблемы водных объектов России

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………...3

ГЛАВА 1. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ НА ТЕРРИТОРИИ РОССИИ…………………………………………………...........5

1. Водные ресурсы и их использование……………………........................5
2. Общая характеристика экологических проблем водных ресурсов………………............................................................................................8

ГЛАВА 2. МЕРЫ ПО БОРЬБЕ С  ЗАГРЯЗНЕНИЕМ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ…………………………………………………………………...........12

2.1    Естественная очистка водоемов……………………………………………12

2.2    Методы очистки сточных вод и бессточное производство………………14

2.3    Мониторинг водных  объектов………………………………………….....17

2.4    Принятие федеральной  программы «Чистая вода» на 2011-2017гг….22

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………….24

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ……………………………25

ВВЕДЕНИЕ

Вода является ценнейшим  природным ресурсом. Она  играет исключительную роль в процессах  обмена веществ, составляющих основу жизни. Огромное значение вода имеет в промышленном и сельскохозяйственном производстве; общеизвестна необходимость ее для  бытовых потребностей человека, всех растений и животных. Для многих живых существ она служит средой обитания.

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

Потребности в воде огромны  и ежегодно возрастают. Ежегодный  расход воды на земном шаре по всем видам  водоснабжения составляет 3300-3500 км³. При этом  70% всего водопотребления используется в сельском хозяйстве.

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

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

Целью курсовой работы является комплексное исследование экологических проблем водных ресурсов на территории России, а также разработка методов улучшения качества водных объектов.

Задачи:

1. выявление степени загрязненности водных объектов на территории России.
2. разработка мероприятий по очистке загрязненных водных объектов.
3. рассмотреть федеральные программы, направленные на улучшение качества водных ресурсов.

Объектом исследования являются все водные ресурсы и объекты, располагающиеся на территории России. А предметом исследования являются федеральные программы и другие нормативные акты, направленные на развитие водоснабжения, водоотведения и очистке загрязненных вод.

ГЛАВА 1. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ НА ТЕРРИТОРИИ РОССИИ

1. Водные ресурсы и их использование

   Водная  оболочка земли в целом именуется  гидросферой и представляет собой  совокупность океанов, морей, озер, рек, ледяных образований, подземных и атмосферных вод. Общая площадь океанов Земли в 2,5 раза превышает территорию суши.

Общие запасы воды на Земле составляют 138,6 млн. км³. Около 97,5% воды - соленая или в значительной мере минерализованная, то есть требующая очистки для целого ряда применений. На Мировой океан приходится 96,5% объема водной массы планеты.

Для более ясного представления о масштабах гидросферы следует сопоставить ее массу  с массой других оболочек Земли (в  тоннах):

Гидросфера   -   1,50х10¹⁸

Земная кора   -  2,80x10"

Живое вещество (биосфера) - 2,4 х10¹²

Атмосфера     -     5,15х10¹³   

Вода – один из важнейших  факторов, определяющих размещение производительных сил, а очень часто и средство производства. Увеличение расходования воды промышленностью связано не только с ее быстрым развитием, но и с увеличением расхода воды на единицу продукции.

Современные крупные теплоэлектростанции  потребляют огромное количество воды. Только одна станция мощностью 300 тыс. кВт расходует до 120 м³/с, или более 300 млн. м³ в год.

Одним из наиболее значительных водопотребителей является сельское хозяйство. В системе водного хозяйства - это самый крупный водопотребитель. На выращивание 1 т пшеницы требуется за вегетационный период 1500 м³ воды, 1 т риса – более 7000 м³. Высокая продуктивность орошаемых земель стимулировала резкое увеличение из площади во всем мире – она сейчас равна 200 млн. га.

Особое место в использовании  водных ресурсов занимает водопотребление  для нужд населения. На хозяйственно-питьевые цели в нашей стране приходится около 10% водопотребления. При этом обязательными  являются бесперебойность водоснабжения, а также строгое соблюдение научно обоснованных санитарно-гигиенических  нормативов.

Использование воды для хозяйственных  целей – одно из звеньев круговорота  воды в природе. Но антропогенное  звено круговорота отличается от естественного тем, что в процессе испарения часть использованной человеком воды возвращается в атмосферу  опресненной. Другая часть (составляющая, например, при водоснабжении городов  и большинства промышленных предприятий 90%) сбрасывается в водоемы в виде сточных вод, загрязненных отходами производства.

По данным Государственного водного кадастра России, суммарный  забор воды из природных водных объектов в 1995 г. составил 96,9 км³. В том числе для нужд народного хозяйства было использовано свыше 70 км³, в том числе на:

• промышленное водоснабжение – 46 км³;
• орошение – 13,1 км³;
• сельскохозяйственное водоснабжение – 3,9 км³;
• прочие нужды – 7,5 км³.

Если говорить о России, то основой водных ресурсов является речной сток, составляющий в среднем  по водности года 4262 км³, из которых около 90% приходится на бассейны Северного Ледовитого и Тихого океанов. На бассейны Каспийского и Азовского морей, где проживает свыше 80% населения России и сосредоточен ее основной промышленный и сельскохозяйственный потенциал, приходится менее 8% общего объема речного стока.

     Российская  Федерация в целом богата ресурсами  пресной воды: на одного жителя приходится 28,5 тыс. куб. м в год, но ее распределение по территории крайне неравномерное.

    Суммарный объем  забора воды из природных водных объектов составил 117 куб. км, в том числе 101,7 куб. км пресной воды; потери равны 9,1 куб. км, использовано в хозяйстве 95,4 куб. км, в том числе:

- на промышленные  нужды   - 52,7 куб. км;

- на орошение  -16,8 куб. км;

- на хоз.питьевые  -14,7 куб.км;

-нас/х водоснабжение  - 4,1 куб.км;

- на прочие  нужды  - 7,1 куб.км.

В целом по России суммарный объем забора свежей воды из водоисточников составляет около 3%, однако по ряду бассейнов рек, в т.ч. Кубани, Дона, величина водозабора достигает 50% и более, что превышает экологически допустимый отбор.

В коммунальном хозяйстве водопотребление составляет в среднем 32 л в сутки на одного человека и превышает нормативное на 15-20%.

  Зaпaсы и кaчество природных вод крaйне нерaвномерно рaспределены по территории России.

Нaиболее обеспечены водными ресурсaми низовья Оби, Обско-Енисейское междуречье, Низовья Енисея, Лены и Aмурa. Повышенный уровень водообеспеченности хaрaктерен для Европейского Северa, Средней Сибири, Дaльнего Востокa и зaпaдного Приурaлья. Из Субъектов Федерaции нaибольшие покaзaтели имеют Крaсноярский крaй и Кaмчaтскaя облaсть (без aвтономных округов), Сaхaлинскaя облaсть, Еврейскaя aвтономнaя облaсть. В центре и нa юге Европейской чaсти стрaны, где сосредоточено основное нaселение России, зонa удовлетворительной водообеспеченности огрaничивaется долиной Волги и горными рaйонaми Кaвкaзa.

1.2 Общая характеристика экологических проблем водных ресурсов

     Какая у  нас вода?  В естественном состоянии вода никогда не свободна от примесей.  В ней растворены различные газы и  соли,  взвешены твердые частички.  Даже пресной мы называем воду с содержанием растворенных солей до 1 г на литр.

Загрязнение поверхностных вод.

Сохраняется многолетняя  тенденции нарастания загрязнения  поверхностных вод. Годовой объем  сброшенных стоков за последние 5 лет  практически не изменился и составляет 27 км³. Со сточными водами промышленности, сельского и коммунального хозяйства и водные объекты поступает огромное количество загрязняющих веществ.

На территории страны практически  все водные объекты подвержены антропогенному влиянию, качество воды большинства  из них не отвечает нормативным требованиям.

Наибольшей антропогенной  нагрузке подверглась Волга со своими притоками Камой и Окой. Среднегодовая токсичная нагрузка на экосистемы Волги в 6 раз превосходит нагрузку на водные экосистемы других регионов страны. Качество вод Волжского бассейна не соответствует гигиеническому, рыбохозяйственному и рекреационному нормативам.

ПДК вредных ингредиентов в воде превышают в десятки, а  порой и в сотни раз: воды реки Урал в районе городов Орел и Оренбург содержат железо, нефтепродукты, аммонийный и нитратный азот, среднегодовые  концентрации которых колеблются от 5 до 40 ПДК.

Результаты проверки качества водных источников показали: только12% обследованных водных объектов можно  отнести к условно чистым (фоновым); 32% - находятся в состояний антропогенного экологического напряжения (умеренно загрязненные); 56% - являются загрязненными годными объектами (или их участками), экосистемы которых находятся в состоянии экологического регресса.

Истощение запасов  и загрязнение подземных вод.

Выявлено около 1000 очагов загрязнения подземных вод, 75% которых  приходится на наиболее заселенную европейскую  часть России. Ухудшение качества воды отмечено в 60 городах и поселках на 80 питьевых водозаборах производительностью  более 1000 м³ в сутки. По экспертным оценкам, суммарный расход загрязненных вод на водозаборах составляет 5 - 6% от общего количества подземных вод, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения. Степень загрязнения достигает 10 ПДК по тому или иному ингредиенту: нитратам, нитритам, нефтепродуктам, соединениям меди, фенолам и др. Наблюдается и истощение подземных вод, проявляющееся в снижении их уровней и формировании обширных депрессионных воронок, глубиной до 50 - 70 м, диаметром - до 100 м. В целом, состояние используемых подземных вод оценивается как критическое и имеет опасную тенденцию дальнейшего ухудшения.

Ухудшение качества питьевой воды.

Состояние водных источников (поверхностных и подземных) и  систем централизованного водоснабжения  не может гарантировать требуемого качества питьевой воды. Более 50% россиян вынуждены пользоваться водой, не соответствующей стандартам по различным показателям. Более 20% проб питьевой воды не удовлетворяет действующим нормам по химическим показателям и более 11% по микробиологическим, 4,3% проб питьевой воды представляют реальную опасность для здоровья населения.

Основными причинами ухудшения  качества питьевой воды являются: несоблюдение режима хозяйственной деятельности в зонах санитарной охраны (17% водоисточников и 24% коммунальных водопроводов из поверхностных источников вообще не имеют санитарно-охранных зон); отсутствие в ряде-случаев очистных сооружений на коммунальных водопроводах (13,1%) и обеззараживающих установок (7,2%), а также вторичное загрязнение воды в разводящих сетях при авариях, количество которых ежегодно возрастает.

Об опасности сложившегося положения свидетельствует и  ежегодное увеличение количества эпидемических  вспышек острых кишечных инфекционных заболеваний, вирусного гепатита, обусловленных  водным фактором передачи инфекции.

Загрязнение морей.

Все внутренние и окраинные  моря Российской Федерации испытывают интенсивную антропогенную нагрузку, как самой акватории, так и  в результате хозяйственной деятельности на водосборном бассейне. Для морских  берегов характерно развитие абразионных  процессов, более 60% береговой линии  испытывает разрушение, размыв и подтопление, что наносит значительный ущерб  народному хозяйству и является дополнительным источником загрязнения  морской среды. Особую опасность  вызывает захоронение радиоактивных  отходов в северных морях. В последние  годы контроль за качеством морских вод несколько ослаб и проводится по сокращенной программе в связи с недостаточным финансированием.

Нефтяное загрязнение  водных объектов.

Нефтяное загрязнение, несомненно,  есть  самое распространенное явление.  От 2 до 4%  водной поверхности Тихого и Атлантического океанов постоянно покрыто нефтяной пленкой. В морские воды ежегодно поступает до 6 млн.  т нефтяных углеводородов. Почти половина этого количества связана с транспортировкой и разработкой  месторождений  на шельфе.  Континентальное нефтяное загрязнение поступает в океан через речной сток.

     Реки мира  ежегодно  выносят  в морские  и океанические воды более  1,8 млн. т нефтепродуктов.

     В море нефтяное  загрязнение имеет различные  формы. Оно может тонкой пленкой  покрывать поверхность воды,  а при разливах толщина нефтяного  покрытия вначале может составлять  несколько сантиметров.  С течением  времени образуется эмульсия  нефти в воде или воды в  нефти.  Позже возникают  комочки  тяжелой фракции нефти,  нефтяные  агрегаты,  которые способны долго плавать на поверхности моря. К плавающим комочкам мазута прикрепляются разные мелкие животные, которыми охотно питаются рыбы и усатые киты.  Вместе с ними они заглатывают и нефть.  Одни  рыбы  от этого гибнут, другие насквозь пропитываются нефтью и становятся непригодны для употребления в пищу из-за неприятного запаха и вкуса.

Еще несколько  десятилетий  назад  загрязненные воды представляли собой как бы острова в относительно  чистой  природной  среде.  Сейчас картина изменилась,  образовались сплошные массивы загрязненных территорий.

ГЛАВА 2. МЕРЫ ПО БОРЬБЕ С  ЗАГРЯЗНЕНИЕМ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ

2.1    Естественная очистка водоемов

Каждый водоем – это  сложная система, где обитают  бактерии, высшие водные растения, различные  беспозвоночные животные. Совокупная их деятельность обеспечивает самоочищение водоемов. Одна из природоохранных  задач поддержать способность самоочищения водоемов от примесей.

Факторы самоочищения водоемов можно условно разделить на три  группы: физические, химические и биологические.

Среди физических факторов первостепенное значение имеет разбавление, растворение и перемешивание  поступающих загрязнений. Хорошее  перемешивание и снижение концентраций взвешенных частиц обеспечивается быстрым  течением рек. Способствует самоочищению водоемов оседание на дно нерастворимых  осадков, а также отстаивание  загрязненных вод. В зонах с умеренным  климатом река самоочищается через 200-300 км от места загрязнения, а на Крайнем Севере – через 2 тыс. км.

Обеззараживание воды  происходит под влиянием ультрафиолетового  излучения Солнца. Эффект обеззараживания  достигается прямым губительным  воздействием ультрафиолетовых лучей  на белковые коллоиды и ферменты протоплазмы  микробных клеток, а также споровые организмы и вирусы.

Из химических факторов самоочищения водоемов следует отметить окисление  органических и неорганических веществ. Часто дают оценку самоочищения водоема  по отношению к легко окисляемому  органическому веществу или по общему содержанию органических веществ.

Санитарный режим водоема  характеризуется, прежде всего, количеством растворенного в нем кислорода. Его должно бить не менее 4 мг на 1 л воды в любой период года для водоемов для водоемов первого и второго видов. К первому виду относят водоемы, используемые для питьевого водоснабжения предприятий, ко второму – используемые для купания, спортивных мероприятий, а также находящихся в черте населенных пунктов.

К биологическим факторам  самоочищения водоема относятся  водоросли, плесневые и дрожжевые  грибки. Однако фитопланктон не всегда положительно воздействует на процессы самоочищения: в отдельных случаях массовое развитие сине-зеленых водорослей в искусственных водоемах можно рассматривать как процесс самозагрязнения.

Самоочищению водоемов от бактерий и вирусов могут способствовать и представители животного мира. Так, устрица и некоторые другие амебы адсорбируют кишечные и  другие вирусы. Каждый моллюск отфильтровывает  в сутки более 30 л воды.

Чистота водоемов немыслима  без охраны их растительности. Только на основе глубокого знания экологии каждого водоема, эффективного контроля за развитием населяющих его различных живых организмов можно достичь положительных результатов, обеспечить прозрачность и высокую биологическую продуктивность рек, озер и водохранилищ.

Неблагоприятно на процессы самоочищения водоемов влияют и другие факторы. Химическое загрязнение водоемов промышленными стоками, биогенными элементами (азотом, фосфором и др.) тормозит естественные окислительные  процессы, убивает микроорганизмы. То же относится и к спуску термальных сточных вод тепловыми электростанциями.

Многостадийный процесс, иногда растягивающийся на длительное время – самоочищение от нефти. В  природных условиях комплекс физических процессов самоочищения воды от нефти  состоит из ряда составляющих: испарения; оседания комочков, особенно перегруженных  наносами и пылью; слипание комочков, взвешенных в толще воды; всплывания комочков, образующих пленку с включениями  воды и воздуха; снижения концентраций взвешенной и растворенной нефти  вследствие оседания, всплывания и  смешивания с чистой водой. Интенсивность  этих процессов зависит от свойств  конкретного вида нефти (плотность, вязкость, коэффициент теплового расширения),  температуры воздуха и от солнечного освещения.

2.2    Методы очистки сточных вод и бессточное производство

Очистка сточных вод - обработка  сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ. Освобождение сточных вод от загрязнения - сложное производство. В нем, как  и в любом другом производстве, имеется сырье (сточные воды) и  готовая продукция (очищенная вода).

Методы очистки сточных  вод можно разделить на механические, химические, физико-химические и биологические, когда же они применяются вместе, то метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным. Применение того или иного метода, в каждом конкретном случае, определяется характером загрязнения и степенью вредности примесей.

Механический  метод

Сущность механического  метода состоит в том, что из сточных  вод путем отстаивания и фильтрации удаляются механические примеси. Грубодисперсные  частицы в зависимости от размеров улавливаются решетками, ситами, песколовками, септиками, навозоуловителями различных  конструкций, а поверхностные загрязнения - нефтеловушками, бензомаслоуловителями, отстойниками и др. Механическая очистка  позволяет выделять из бытовых сточных  вод до 60-75 % нерастворимых примесей, а из промышленных - до 95 %, многие из которых, как ценные примеси, используются в производстве.

Химический метод

Химический метод заключается  в том, что в сточные воды добавляют  различные химические реагенты, которые  вступают в реакцию с загрязнителями и осаждают их в виде нерастворимых осадков. Химической очисткой достигается уменьшение нерастворимых примесей до 95 % и растворимых до 25 %

Физико-химический метод

При физико-химическом методе обработки из сточных вод удаляются тонкодисперсные и растворенные неорганические примеси и разрушаются органические и плохо окисляемые вещества, чаще всего из физико-химических методов применяется коагуляция, окисление, сорбция, экстракция и т.д. Широкое применение находит также электролиз. Он заключается в разрушении органических веществ в сточных водах и извлечении металлов, кислот и других неорганических веществ. Электролитическая очистка осуществляется в особых сооружениях - электролизерах. Очистка сточных вод с помощью электролиза эффективна на свинцовых и медных предприятиях, в лакокрасочной и некоторых других областях промышленности.

Загрязненные сточные  воды очищают также с помощью  ультразвука, озона, ионообменных смол и высокого давления, хорошо зарекомендовала  себя очистка путем хлорирования.

Биологический метод

Среди методов очистки  сточных вод большую роль должен сыграть биологический метод, основанный на использовании закономерностей  биохимического и физиологического самоочищения рек и других водоемов. Есть несколько типов биологических  устройств по очистке сточных  вод: биофильтры, биологические пруды  и аэротенки.

            В биофильтрах сточные воды  пропускаются через слой крупнозернистого  материала, покрытого тонкой бактериальной  пленкой. Благодаря этой пленке  интенсивно протекают процессы  биологического окисления. Именно  она служит действующим началом  в биофильтрах. В биологических прудах в очистке сточных вод принимают участие все организмы, населяющие водоем. Аэротенки - огромные резервуары из железобетона. Здесь очищающее начало - активный ил из бактерий и микроскопических животных. Все эти живые существа бурно развиваются в аэротенках, чему способствуют органические вещества сточных вод и избыток кислорода, поступающего в сооружение потоком подаваемого воздуха. Бактерии склеиваются в хлопья и выделяют ферменты, минерализующие органические загрязнения. Ил с хлопьями быстро оседает, отделяясь от очищенной воды. Инфузории, жгутиковые, амебы, коловратки и другие мельчайшие животные, пожирая бактерии (не слипающиеся в хлопья) омолаживают бактериальную массу ила.

            Сточные воды перед биологической  очисткой подвергают механической, а после нее для удаления  болезнетворных бактерий и химической  очистке, хлорированию жидким  хлором или хлорной известью. Для дезинфекции используют также  другие физико-химические приемы (ультразвук, электролиз, озонирование  и др.)

           Биологический метод дает большие  результаты при очистке коммунально-бытовых  стоков. Он применяется также  и при очистке отходов предприятий  нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной  промышленности, производстве искусственного  волокна.

Бессточные производства

Темпы развития индустрии  сегодня настолько высоки, что  одноразовое использование для  производственных нужд запасов пресной  воды – недопустимая роскошь.

            Поэтому ученые заняты разработкой  новых бессточных технологий, что  практически полностью решит  проблему защиты водоемов от  загрязнения. Однако разработка  и внедрение безотходных технологий  потребует определенного времени,  до реального перехода всех  производственных процессов на  безотходную технологию еще далеко. Чтобы всемерно ускорить создание и внедрение в народнохозяйственную практику принципов и элементов безотходной технологии будущего, необходимо решить проблему замкнутого цикла водоснабжения промышленных предприятий. На первых этапах надо внедрить технологию водообеспечения с минимальным потреблением свежей воды и сбросом, а также ускоренными темпами строить очистные сооружения.

          При строительстве новых предприятий  на отстойники, аэраторы, фильтры  уходит иногда четверть и более  капиталовложений. Сооружать их, конечно,  необходимо, но радикальный выход  в коренном изменении системы  водопользования. Надо перестать  рассматривать реки и водоемы  как мусоросборники и перевести  промышленность на замкнутую  технологию.

          При замкнутой технологии предприятие  использованную и очищенную затем  воду возвращает в оборот, а  из внешних источников только  пополняет потери.

          Во многих отраслях промышленности  до недавних пор сточные воды  не дифференцировались, объединялись  в общий поток, локальные сооружения  очистки с утилизацией отходов  не строились. В настоящее время  в ряде отраслей промышленности  уже разработаны и частично  реализованы замкнутые водооборотные  схемы с локальной очисткой, что  значительно снизит удельные  нормы водопотребления. 

2.3    Мониторинг водных  объектов

В 2007 г. Правительством Российской Федерации было принято новое  Положение об осуществлении государственного мониторинга водных объектов (от 10.04.2007 г. №219). В соответствии с Положением организация и осуществление  мониторинга закреплены за Росводресурсами, Роснедрами, Росгидрометом и Росприроднадзором с участием уполномоченных органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации.

Государственный мониторинг водных объектов состоит из:

-        мониторинга поверхностных водных объектов (ГМПВО);

-        мониторинга подземных водных объектов (МПВО);

Мониторинг  поверхностных водных объектов

Государственная наблюдательная сеть за загрязнением поверхностных  вод Росгидромета предназначена  для решения следующих задач:

-        наблюдения за уровнем загрязнения вод и донных отложений рек, озер, водохранилищ и морей по физическим, химическим и гидробиологическим показателям с целью изучения распределения загрязняющих веществ, оценки и прогноза состояния водных ресурсов, определения эффективности мероприятий по их защите;

-        обеспечения органов государственного управления, хозяйственных организаций и населения систематической и экстренной информацией об изменениях уровней загрязнения (в том числе и радиоактивного) водных объектов под влиянием хозяйственной деятельности и гидрометеорологических условий;

-        обеспечения заинтересованных организаций материалами для составления рекомендаций в области охраны и рационального использования водных ресурсов, составления планов развития экономики с учетом состояния водных ресурсов.