Охрана водных ресурсов

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

стр.

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Воде принадлежит важнейшая роль в геологической истории земли и возникновении жизни на нашей планете, в образовании различных органических и неорганических соединений, в формировании климатических и погодных условий вокруг нас.

Вода также как и твердая оболочка земли, образует свою собственную самостоятельную оболочку - гидросферу. Гидросфера включает в себя все воды нашей планеты - поверхностные, находящиеся в глубине земной поверхности, реки, озера, почвенную влагу, ледники, подпочвенный слой льда и т.д. Так же находятся в связанном состоянии, входя в состав некоторых минералов и горных пород (гипс, некоторые формы кремнезема и др.) Выход воды находящейся в более глубоких недрах мантии земли, предположительно дал начало гидросфере.

Вода является составляющей частью всех живых организмов, в большинстве своем состоящих больше чем наполовину из воды.

Все воды земли постоянно взаимодействуют между собой, поэтому в природных условиях в воде всегда содержаться различные химические вещества, органические соединения, механические примеси и газы. Воды, содержащие некоторые химические соединения, применяются в лечебных целях.

Также в водах нашей планеты постоянно происходят физические, химические, и биологические процессы, которые всесторонне изменяют состав воды.

Из-за широкой распространенности воды и ее роли в жизни людей и окружающей среды, она всегда считалась первоисточником жизни на земле. Учитывая важнейшую роль воды в природе и жизни человека, во всем мире уделяют огромное внимание проблеме охраны водных ресурсов планеты.

Цель: изучить и рассмотреть охрану водных ресурсов.

Задачи:

1) рассмотреть охрану водных ресурсов;

2) изучить мероприятия по охране и восстановлению водных ресурсов;

3) рассмотреть водоохранные зоны;

4) изучить методы очистки сточных вод.

 

 

1. Охрана водных  ресурсов

 

Охрана водных объектов – система мероприятий, направленных на сохранение и восстановление водных объектов1.

Виды воздействий на водные ресурсы:

- загрязнение (насыщение воды растворимыми веществами);

- засорение (насыщение воды нерастворимыми ингредиентами (взвесями));

- истощение (искусственное или естественное постоянное сокращение запасов и ухудшение качества поверхностных и подземных вод).

Под загрязнением водных ресурсов понимают любые изменения физических, химических и биологических свойств воды в водоемах.

Типы загрязнение поверхностных и подземных вод:

- механическое — повышение содержания механических примесей, свойственное в основном поверхностным видам загрязнений;

- химическое — наличие в воде органических и неорганических веществ токсического и нетоксического действия;

- бактериальное и биологическое — наличие в воде разнообразных патогенных микроорганизмов, грибов и мелких водорослей;

- радиоактивное — присутствие радиоактивных веществ в поверхностных или подземных водах;

- тепловое — выпуск в водоемы подогретых вод тепловых и атомных ЭС.

Основными источниками загрязнения и засорения водоемов являются недостаточно очищенные сточные воды промышленных и коммунальных предприятий, попадая в природные водоемы, они приводят к качественным изменениям воды: изменению ее физических свойств и химического состава.

Производственные сточные воды загрязнены в основном отходами и выбросами производства. Их делят на 2 основные группы2:

1) содержащие неорганические  примеси, в том числе и токсические (сточные воды содовых, сульфатных, азотнотуковых заводов, цинковых, никелевых руд, в основном изменяющие физические свойства воды);

2) содержащие яды (сточные  воды нефтеперерабатывающих, коксохимических  и др. производств, уменьшающих содержание  в воде кислорода, из-за чего  увеличивается биохимическая потребность в нем и ухудшаются органолептические показатели воды).

Очистка сточных вод — это обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ.

 

2. Мероприятия  по охране и восстановлению  водных ресурсов

 

Охрана и восстановление водных объектов до состояния, обеспечивающего экологически благоприятные условия жизни населения, предполагают решение ряда задач по снижению антропогенной нагрузки на водные объекты, охране подземных вод от загрязнения, реабилитации водных объектов и ликвидации накопленного экологического вреда.

Для снижения антропогенной нагрузки на водные объекты необходимо реализовать систему взаимосвязанных мер, ключевой из которых является обеспечение практического правоприменения принципов экологического нормирования на основе нормативов допустимого воздействия на водные объекты, учитывающих региональные особенности, индивидуальные характеристики и цели использования водных объектов.

Важной составляющей комплекса мер по снижению антропогенной нагрузки на водные объекты является развитие технического регулирования в области очистки сточных вод.

Другим направлением снижения антропогенной нагрузки на водные объекты является экономическое стимулирование сокращения сбросов загрязняющих веществ в составе сточных вод.

Значительная доля загрязняющих веществ поступает в водные объекты с водосборов в составе рассредоточенного (диффузного) стока. В связи с этим необходима разработка методов оценки объемов и степени негативного влияния рассредоточенного (диффузного) стока с хозяйственно освоенных территорий.

Серьезным резервом снижения антропогенной нагрузки является также реализация мероприятий по ограничению трансграничного переноса загрязняющих веществ.

В местах проживания населения с неблагополучной водноэкологической обстановкой необходимо восстановление водных объектов, в том числе малых рек, в целях ликвидации накопленного экологического вреда, а также осуществление мер по защите от техногенного загрязнения подземных вод.

В результате осуществления указанных мер будут достигнуты высокие стандарты жизни населения посредством улучшения качества окружающей среды и экологических условий. Улучшение качества воды в водных объектах является важнейшим условием обеспечения санитарно-эпидемиологической безопасности населения, комфортных условий проживания будущих поколений жителей Российской Федерации, сохранения здоровья нации, а также сохранения естественной среды обитания водных биологических ресурсов3.

 

3. Водоохранные  зоны

 

В Российской Федерации насчитывается более 2,4 млн. ручьев длиной до 10 километров общей протяженностью около 4,83 млн. километров, 127604 малых рек (длиной от 10 до 200 км) протяженностью 3,0 млн. километров, 855 средних рек (длиной от 200 до 500 км) протяженностью 0,256 млн. километров и 210 больших рек (длиной более 500 км) с общей протяженностью 0,189 млн. километров.

Кроме того, на территории России имеется 2,28 млн. озер и 29,3 тыс. водохранилищ, в том числе емкостью от 1 до 10 млн. куб. м - 1937 и емкостью более 10 млн. куб. м - 363 водохранилища.

Бессистемная вырубка лесов, распашка пойм привели к заилению водоемов, ухудшению их санитарного состояния и гидрологического режима.

Установление водоохранных зон водных объектов и их прибрежных защитных полос, проведение недорогостоящих природоохранных мероприятий и установление на территории водоохранных зон и прибрежных защитных полос специального режима хозяйственной и иной деятельности является одной из первостепенных задач по охране и восстановлению поверхностных водных объектов, улучшению их гидрологического режима и санитарного состояния.

Работы по проектированию водоохранных зон и закрепление на местности границ прибрежных защитных полос на территориях, прилегающих к водным объектам, проведение комплекса природоохранных мероприятий должны выполняться в соответствии с действующим законодательством.

Водоохранными зонами являются территории, которые примыкают к береговой линии морей, рек, ручьев, каналов, озер, водохранилищ и на которых устанавливается специальный режим осуществления хозяйственной и иной деятельности в целях предотвращения загрязнения, засорения, заиления указанных водных объектов и истощения их вод, а также сохранения среды обитания водных биологических ресурсов и других объектов животного и растительного мира4.

Водные объекты в зависимости от особенностей их режима, физико-географических, морфометрических и других особенностей подразделяются на:

- поверхностные водные объекты;

- подземные водные объекты.

К поверхностным водным объектам относятся:

- моря или их отдельные части (проливы, заливы, в том числе бухты, лиманы и другие);

- водотоки (реки, ручьи, каналы);

- водоемы (озера, пруды, обводненные карьеры, водохранилища);

- болота;

-природные выходы подземных вод (родники, гейзеры);

- ледники, снежники.

Поверхностные водные объекты состоят из поверхностных вод и покрытых ими земель в пределах береговой линии.

Береговая линия (граница водного объекта) определяется для:

- моря - по постоянному уровню воды, а в случае периодического изменения уровня воды - по линии максимального отлива;

- реки, ручья, канала, озера, обводненного карьера - по среднемноголетнему уровню вод в период, когда они не покрыты льдом;

- пруда, водохранилища - по нормальному подпорному уровню воды;

- болота - по границе залежи торфа на нулевой глубине.

К подземным водным объектам относятся:

- бассейны подземных вод;

- водоносные горизонты.

Водные объекты общего пользования

1. Поверхностные водные  объекты, находящиеся в государственной  или муниципальной собственности, являются водными объектами общего  пользования, то есть общедоступными водными объектами, если иное не предусмотрено настоящим Кодексом.

2. Каждый гражданин вправе  иметь доступ к водным объектам  общего пользования и бесплатно  использовать их для личных  и бытовых нужд, если иное не  предусмотрено настоящим Кодексом, другими федеральными законами.

3. Использование водных  объектов общего пользования  осуществляется в соответствии  с правилами охраны жизни людей  на водных объектах, утверждаемыми  в порядке, определяемом уполномоченным  федеральным органом исполнительной  власти, а также исходя из устанавливаемых органами местного самоуправления правил использования водных объектов для личных и бытовых нужд.

4. На водных объектах  общего пользования могут быть  запрещены забор (изъятие) водных  ресурсов для целей питьевого  и хозяйственно-бытового водоснабжения, купание, использование маломерных судов, водных мотоциклов и других технических средств, предназначенных для отдыха на водных объектах, водопой, а также установлены иные запреты в случаях, предусмотренных законодательством Российской Федерации и законодательством субъектов Российской Федерации.

5. Информация об ограничении  водопользования на водных объектах  общего пользования предоставляется  гражданам органами местного  самоуправления через средства  массовой информации и посредством специальных информационных знаков, устанавливаемых вдоль берегов водных объектов. Могут быть также использованы иные способы предоставления такой информации.

6. Полоса земли вдоль  береговой линии водного объекта  общего пользования (береговая полоса) предназначается для общего пользования. Ширина береговой полосы водных объектов общего пользования составляет двадцать метров, за исключением береговой полосы каналов, а также рек и ручьев, протяженность которых от истока до устья не более чем десять километров. Ширина береговой полосы каналов, а также рек и ручьев, протяженность которых от истока до устья не более чем десять километров, составляет пять метров.

7. Береговая полоса болот, ледников, снежников, природных выходов  подземных вод (родников, гейзеров) и иных предусмотренных федеральными законами водных объектов не определяется.

8. Каждый гражданин вправе  пользоваться (без использования  механических транспортных средств) береговой полосой водных объектов  общего пользования для передвижения  и пребывания около них, в том числе для осуществления любительского и спортивного рыболовства и причаливания плавучих средств5.

В границах водоохранных зон устанавливаются прибрежные защитные полосы, на территориях которых вводятся дополнительные ограничения хозяйственной и иной деятельности.

За пределами территорий городов и других населенных пунктов ширина водоохранной зоны рек, ручьев, каналов, озер, водохранилищ и ширина их прибрежной защитной полосы устанавливаются от соответствующей береговой линии, а ширина водоохранной зоны морей и ширина их прибрежной защитной полосы - от линии максимального прилива. При наличии ливневой канализации и набережных границы прибрежных защитных полос этих водных объектов совпадают с парапетами набережных, ширина водоохранной зоны на таких территориях устанавливается от парапета набережной.

Ширина водоохранной зоны рек или ручьев устанавливается от их истока для рек или ручьев протяженностью:

- до десяти километров - в размере пятидесяти метров;

- от десяти до пятидесяти километров - в размере ста метров;

- от пятидесяти километров и более - в размере двухсот метров.

Для реки, ручья протяженностью менее десяти километров от истока до устья водоохранная зона совпадает с прибрежной защитной полосой. Радиус водоохранной зоны для истоков реки, ручья устанавливается в размере пятидесяти метров.

Ширина водоохранной зоны озера, водохранилища, за исключением озера, расположенного внутри болота, или озера, водохранилища с акваторией менее 0,5 квадратного километра, устанавливается в размере пятидесяти метров. Ширина водоохранной зоны водохранилища, расположенного на водотоке, устанавливается равной ширине водоохранной зоны этого водотока.

Ширина водоохранной зоны моря составляет пятьсот метров.

Водоохранные зоны магистральных или межхозяйственных каналов совпадают по ширине с полосами отводов таких каналов.

Водоохранные зоны рек, их частей, помещенных в закрытые коллекторы, не устанавливаются.

Ширина прибрежной защитной полосы устанавливается в зависимости от уклона берега водного объекта и составляет тридцать метров для обратного или нулевого уклона, сорок метров для уклона до трех градусов и пятьдесят метров для уклона три и более градуса.

Для расположенных в границах болот проточных и сточных озер и соответствующих водотоков ширина прибрежной защитной полосы устанавливается в размере пятидесяти метров.

Ширина прибрежной защитной полосы озера, водохранилища, имеющих особо ценное рыбохозяйственное значение (места нереста, нагула, зимовки рыб и других водных биологических ресурсов), устанавливается в размере двухсот метров независимо от уклона прилегающих земель.

На территориях населенных пунктов при наличии ливневой канализации и набережных границы прибрежных защитных полос совпадают с парапетами набережных. Ширина водоохранной зоны на таких территориях устанавливается от парапета набережной. При отсутствии набережной ширина водоохранной зоны, прибрежной защитной полосы измеряется от береговой линии6.

В границах водоохранных зон запрещаются:

- использование сточных вод для удобрения почв;

- размещение кладбищ, скотомогильников, мест захоронения отходов производства и потребления, радиоактивных, химических, взрывчатых, токсичных, отравляющих и ядовитых веществ;

- осуществление авиационных мер по борьбе с вредителями и болезнями растений;

- движение и стоянка транспортных средств (кроме специальных транспортных средств), за исключением их движения по дорогам и стоянки на дорогах и в специально оборудованных местах, имеющих твердое покрытие.

В границах прибрежных защитных полос наряду с выше установленными ограничениями запрещаются:

- распашка земель;

- размещение отвалов размываемых грунтов;

- выпас сельскохозяйственных животных и организация для них летних лагерей, ванн.

В границах водоохранных зон допускаются проектирование, строительство, реконструкция, ввод в эксплуатацию, эксплуатация хозяйственных и иных объектов при условии оборудования таких объектов сооружениями, обеспечивающими охрану водных объектов от загрязнения, засорения и истощения вод в соответствии с водным законодательством и законодательством в области охраны окружающей среды.

Установление границ осуществляется органами государственной власти.

В целях установления границ органы государственной власти обеспечивают:

- определение ширины водоохраной зоны и ширины прибрежной защитной полосы для каждого водного объекта …;

- описание границ водоохранных зон и границ прибрежных защитных полос водного объекта, их координат и опорных точек;

- отображение границ водоохранных зон и границ прибрежных защитных полос водных объектов на картографических материалах;

- установление границ водоохранных зон и границ прибрежных защитных полос водных объектов непосредственно на местности, в том числе посредством размещения специальных информационных знаков7.

 

4. Методы очистки  сточных вод

 

Продукты жизнедеятельности человека и отходы промышленных предприятий имеют очень агрессивную составляющую, поэтому необходимо перед их сбросом или повторным применением очистить от вредных веществ и примесей.

В виду того, что в сточных водах содержатся сложные смеси твердых и растворенных веществ, их удаление и нейтрализация происходят в несколько этапов. Для этого применяются очистные станции, где в зависимости от специфики загрязнений используют разнообразные методы очистки. Основными методами очистки сточных вод, при помощи которых идет удаление загрязнений и вредных веществ, считаются: механические, химические, биохимические и биологические. Каждое из перечисленных очистных мероприятий включает в себя множество различных этапов, в ходе которых применяется специальное оборудования и химические реагенты.

Химическая очистка включает в себя процессы нейтрализации, окисления и восстановления. Для очищения сточных вод от различных кислот и щелочей применяют метод нейтрализации. Этот процесс может иметь несколько типов очистки. Самыми распространенными считаются методы смешивания кислотных и щелочных стоков, фильтрование кислых вод с использованием нейтрализующих материалов, различных реагентов и т. д.

 

 

Рис. 1. Химическая очистка8

 

В большинстве случаев нейтрализации подвергают кислотные и щелочные сточные воды производственных предприятий, которые нельзя без предварительной обработки сливать в канализационную магистраль.

Метод окисления подходит в случае, когда все другие способы очистки не приводят к должному результату. Используют хлорную известь СаС1(С1О), гипохлорит кальция (Сa(ClO)2) и натрия (NaOCl), перманганат калия (KMnO4), бихромат калия (K2Cr2O7) , кислород и др.

Для этого используются сульфат железа, водород, гидросульфит натрия, диоксид серы и другие химические элементы.

Биохимическая очистка (окисление) применяется как для промышленных стоков, так и для сточных вод бытового характера. Этот метод хорошо подходит для удаления из стоков растворенных органических и неорганических соединений. Для такого способа окисления сооружаются специальные очистные сооружения. Аэробные – включают в себя биологические пруды, поля фильтрации и орошения.

 

 

Рис. 2. Биохимическая очистка9

 

Анаэробные – в состав таких сооружений входят различные септики, отстойники, устройства для анаэробного брожения – метантенки.

 

 

Рис. 3. Устройство для анаэробного брожения10

 

Биофильтры – сооружения, в которых стоки проходят через фильтрующие элементы, состоящие из гравия, шлака, керамзита и других материалов.

 

 

Рис. 4. Биофильтр11

 

Аэрофильтры и аэротенки. В отличие от биологического аналога, аэрофильтр может иметь фильтрующий слой до 4-х метров и имеет в своей конструкции устройство подачи воздуха, что позволяет в несколько раз повысить окислительный процесс.

 

 

Рис. 5. Аэрофильтр12

 

В аэротенках процесс окисления веществ органического происхождения происходит в среде активного ила, который образуют колонии микроорганизмов.

Биологические методы. Метод заключается в разрушении опасных соединений в сливных стоках при помощи микроорганизмов, которые перерабатывают загрязнения в безвредные вещества. При этом образуется активный ил, в котором есть все условия для поддержания жизнедеятельности бактерий. Стоит отметить, что при данном методе достигается наиболее эффективный и высокий уровень очистки. В биологическом методе очистки сточных вод применяют аэробный и анаэробный процессы, принцип которых основан на соединении различных микроорганизмов.

В случаях, когда сточные воды имеют органическую составляющую, очень часто применяется метод биологического окисления. Для этого процесса строят специальные аэротенки.

Очищенная вода может прямо из этого сооружения поступать на полив и другие хозяйственные нужды. Принцип работы аэротенка заключается в смешивании активного ила и сточной жидкости в специальных резервуарах. Для более активного процесса смешивания (аэрации) компонентов, применяются различные приспособления или сжатый воздух.

 

 

Рис. 6. Поля фильтрации13

 

Для биологической очистки стоков существуют специально созданные пруды и поля фильтрации, где под воздействием все тех же микроорганизмов и протекает процесс очищения. Но минусом таких сооружений является сезонный принцип работы, опасность попадания загрязнений в грунтовые воды и, конечно же, необходимость в больших земельных площадях.

Физико-химические методы играют важную роль в процессе очистки сточных вод производственных предприятий. С каждым годом область применения данных способов расширяется. Все процессы могут производиться как самостоятельно, так и в совокупности с другими методами очистки – химическими, биологическими и механическими. Самые распространенные методы физико-химической очистки – это коагуляция, ионный обмен, флотация, экстракция, выпаривание, обратный осмос и др.

Для процесса очистки методами коагуляции подготавливают специальные растворы, содержащие коагулянты и флокулянты.

Суть ионообменного метода заключается в отборе из раствора электролита ионов в обмен на аналогичное количество ионов ионита. В качестве «забирающей» стороны выступают ионообменные материалы. Сам обменный процесс является обратимым и в основном применяется для смягчения воды.

 

Рис. 7. Ионообменный метод14

 

Метод флотации применяют для очищения стоков, в составе которых присутствуют примеси нефтепродуктов.

 

 

Рис. 8. Метод флотации15

 

В результате происходит образование поверхностного слоя пены. Если же частицы не имеют свойств прилипания к пузырькам воздуха или же эта способность слишком мала, в процесс флотации включают реагенты, повышающие их гидрофобность – несмачиваемость водой. В дальнейшем слой пены удаляют методом поднятия уровня воды: пена отводится через специальные лотки, либо механическим путем – скребки (пеногоны) отводят пену к тем же лоткам. Метод флотации имеет несколько видов: механическую, пневматическую, пенную, напорную, биологическую и др.

Механические методы очистки применяются для удаления из сточных вод нерастворенных примесей и крупных плавающих загрязнений. В большинстве случаев этот способ является предварительным мероприятием, в процессе которого удаляются наиболее крупные и взвешенные вещества. Для механического типа очищения стоков используют процеживание, фильтрование и отстаивание.

Фильтрование используется для улавливания наиболее мелких частиц в сточной воде. Фильтрами могут быть тканевые материалы (сетки), пористые и мелкозернистые материалы. Также для фильтрации применяют барабаны, называемые микропроцеживателями, в которых происходит задержка загрязнений фильтрующей сеткой. Частицы, не прошедшие фильтрацию, смываются в бункер при помощи специально оборудованных насадок. Для удаления из стоков минеральных и органических загрязнений существует метод отстаивания. Для этого создают песколовки и отстойники различных модификаций – динамические, трубчатые, статические и т. д.

Принцип работы песколовок основан на действии силы тяжести и скорости потока. Применение отстойников характерно для больших производственных предприятий и служит для улавливания как оседающих, так и всплывающих загрязнений.

В современном мире, когда экологическая безопасность занимает одно из приоритетных мест, правильно и грамотно организованные мероприятия по очистке сточных вод имеют большое значение. Применение новейших технологий и методов по удалению загрязнений позволяет достичь максимального эффекта в сфере переработки и утилизации отходов16.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Все воды земли находятся в тесной связи с литосферой, атмосферой и живым веществом биосферы. Последние десятилетия знаменуются усилением антропогенового воздействия на водные ресурсы планеты. Из-за загрязнения вызываемого стоками начинаются различные биогенные мутации. Загрязнение водных ресурсов земли стало важнейшей международной проблемой, а необходимость охраны водной среды от загрязнений диктуется требованиями рационального использования природных ресурсов. Охрана природы, и водных ресурсов в частности, - задача нашего века, проблема ставшая социальной. Для решения проблем, связанных с загрязнением вод требуются целенаправленные и продуманные действия по улучшению положения.

Стоит задуматься, неужели нам не дорога собственная жизнь, которую мы беспощадно, незаметно для себя губим. А объем загрязнений водоемов с каждым кодом увеличивается во много раз. Так как водные ресурсы играют главнейшую роль в жизнедеятельности человека, а этот человек, понимая всю их важность для своей жизнедеятельности, продолжает их загрязнять, то начинать любить и бережно относиться, к ним нужно учить с самого детства.