Вода. ЕЕ комплексное использование и способы получения
РЕФЕРАТ
Курсовая работа 35 страниц, 3 главы, 8 подглав, 10 пунктов, 13 источников,
Ключевые слова: МОРСКАЯ ВОДА, ЭНЕРГИЯ ВОД МИРОВОГО ОКЕАНА, ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОД, ОПРЕСНЕНИЕ МОРСКОЙ ВОДЫ
Объект исследования: морские водные ресурсы.
Цель работы: проанализировать комплексное использование морской воды и способы ее получения.
Метод исследования: ретроспективный обзор литературных данных.
На основании литературных данных выявлено, что морская вода является неотъемлемым источником жизнедеятельности человечества, который можно получить и использовать различными способами и в разных отраслях.
Содержание
Введение…………………………………………………………
1Морская вода в жизни человека………………………………………………….5
1.1Океан, как источник питания……………………………………………..6
1.2 Океаническая вода, как источник
химического минерального
1.3 Энергия морской воды…………………………
1.3.1 Использование энергии приливов……………………………...11
1.3.2 Использование энергии волн…………………………………...13
1.3.3 Использование термической энергии………………………….15
2 Загрязнение вод мирового океана……………………………………………...16
2.1 Нефтяное загрязнение…………………………………………………
2.2 Загрязнение сточными отходами промышленных и бытовых вод…...20
2.3 Радиоактивное загрязнение вод мирового океана……………………..22
3 Пресная вода, как составная часть морской воды…………………………….24
3.1 Опреснение морской воды…………………
3.2 Методы опреснения морской воды……………………………………..25
3.2.1 Химическое опреснение………………………
3.2.2 Дистилляция…………………………………………………
3.2.3 Ионный обмен…………………………………………………...28
3.2.4 Обратный осмос…………………………………………
3.2.5 Электроосмос………………………………………………
3.2.6 Электродиализ……………………………………………
3.2.7 Замораживание……………………………………………
Заключение……………………………………………………
Список использованных источников…………………………………………….35
Введение
В данной курсовой работе сделана попытка осветить роль Мирового океана в жизни современного и будущего поколений людей. Из-за дефицита пресной воды, человек стал использовать методы опреснения морской воды. Например, такие как: химическое опреснение, дистилляция, ионный обмен, обратный осмос, электроосмос, электродиализ и замораживание. За последние годы были также предложены новые альтернативные методы опреснения морской воды за счёт воздействия ультразвуком, акустическими, ударными волнами, электромагнитными полями и др. [1].
Многообразие существующих методов получения пресной воды объясняется тем, что ни один из них не может считаться универсальным, приемлемым для данных конкретных условий.
Так же в
данной курсовой работе
Целью данной курсовой работы проанализировать комплексное использование морской воды и способы ее получения.
Для достижения данной цели выделены следующие задачи:
1. Рассмотреть роль морской воды в жизни человека;
2. Проанализировать загрязнение вод мирового океана;
3. Изучить методы опреснения морской воды.
1 Морская вода в жизни человека
Планету, на которой мы живем,
с большим правом можно назвать
«планета-океан», чем «планета-земля».
Ведь площадь Мирового океана более
чем в 2 раза превышает площадь
всей суши. Если все континенты покрыть
водой Мирового океана, то образовался
бы слой толщиной в 9 км! В океанах
находится 1370 млн. км3 воды! Очень много
воды на Земле, и это сказывается
на всей ее природе. Мировой океан
— регулятор климата Земли. Он
накапливает тепло летом и
отдает его зимой. Вода поверхностного
слоя Мирового океана, нагреваясь в
тропической области, перемещается
в северные широты и к югу, к
Антарктиде, а в глубинах холодная
вода движется из высоких широт к
экватору. Если бы не было такого обмена
водными массами между
С морскими течениями связаны особенности климата прибрежных стран. Течения охлаждают или отепляют климат.
Так, в Норвегии на 60° с.
ш. среднегодовая температура
На этих же широтах, на восточном побережье Канады, где проходит холодное Восточно-Гренландское течение, выносится много льда Северного Ледовитого океана.
На севере Тихого океана у берегов Советского Союза проходит холодное течение, которое оказывает охлаждающее влияние на климат прибрежных районов. На этих же широтах в тихоокеанской части Канады значительно теплее.
Море — арена трудовой деятельности для миллионов человек. Чтобы снарядить в плавание одного моряка или рыбака, 20 человек трудятся на суше и в портах: на судостроительных заводах, сетевязальных и канатных фабриках и других предприятиях. Больше 100 млн. человек, жителей побережий, так или иначе, связаны с морем [1].
1.1 Океан, как источник питания
Океан содержит огромные запасы рыбы, съедобных моллюсков, ракообразных и водорослей. Общий мировой улов составляет в год 45 млн. Т (по данным ООН). Из них в пресных водах добывают только 10%, остальное — в морях и океанах. Первое место в промысле занимают рыбы — 85%, затем киты — 6%, моллюски и ракообразные — 8% и водоросли — 1%. Больше всего рыбы добывается в северном полушарии. В южном полушарии богатейшие рыбные районы находятся вблизи берегов Африки, Южной Америки, Индонезии, Австралии.
Атлантический и Тихий океаны дают 88% мирового промысла, южная часть Северного Ледовитого океана (Баренцево, Норвежское, Гренландское моря) — 7%, Индийский океан — 5%. В морском рыболовстве главное значение имеют сельдевые (сельди, сардины, анчоусы). Их добывают более 14 млн. Т в год. Второе место занимают тресковые — более 5 млн. Т, далее скумбриевые и тунцы — более 2 млн. Т, затем камбаловые — более 1 млн. Т. Добыча лососевых достигает 500 тыс. Т.
Особенно много добывают дальневосточных лососей, кеты, горбуши, чавычи, красной.
Огромное количество моллюсков, ракообразных, трепангов, червей, водорослей добывают в Тропической области океанов.
Это излюбленная пища в Китае, Японии, Индии и других странах.
Несмотря на совершенство современной рыболовной техники — мощные суда, разнообразные сети, акустические приборы, при помощи которых обнаруживают рыбу, рыболовство все же можно назвать охотой — человек ищет по морям и океанам рыб или китов, настигает добычу и ловит ее.
В недалеком будущем наряду с охотой за стихийными скоплениями рыбы придут новые рациональные формы промысла.
Среди морских обитателей
есть немало «смышленых», легко поддающихся
дрессировке, например дельфины, которые
могли бы «пасти» косяки рыб не
хуже овчарок на овечьих пастбищах.
Тогда рыболовы будут руководить
движением рыбных стай. Возможно, будут
созданы электрические
1.2 Океаническая вода, как источник химического минерального сырья
Океаническая вода — неиссякаемое хранилище разнообразного химического минерального сырья. В ней растворены все химические элементы периодической системы Менделеева, даже золото и радиоактивные элементы. Вода — прекрасный растворитель. В среднем в 1 Т морской воды растворено 35 кг различных солей, но добывают их пока сравнительно немного. Это дело будущего [2].
Много поваренной соли добывают из морской воды в Индии, Италии, Франции, Испании, Соединенных Штатах. Ее выпаривают в особых искусственных испарительных бассейнах, в которые на время прекращают доступ морской воды. Уже сейчас четверть мировой добычи соли производится из морской воды. Запасы каменной соли на суше велики, но, в конце концов, они все-таки будут исчерпаны.
Неиссякаемым источником поваренной соли навсегда останется Мировой океан. Можно смело сказать, что опасность остаться без соли человечеству не угрожает.
В ряде стран морская вода становится основным источником добычи магния. В США из морской воды вырабатывают магния более 250 тыс. Т в год, что составляет свыше 50% потребности в этом металле. В Англии 4/5 потребности в магнии покрывается за счет переработки морской воды. Развита добыча магния из моря также в Италии, Франции, Тунисе и других странах [3].
Бром практически не удается извлекать из минералов, поэтому единственным источником его получения служит морская вода.
Хотя в 1 Т морской воды брома содержится всего 65 Г, но это в 40 раз больше, чем среднее содержание его в земной коре.
Запасы брома в Мировом океане достигают 90 тыс. млрд. Т.
Мировая добыча брома из морской воды пока составляет 100 тыс. Т (без СССР), и она увеличивается по мере спроса. Первый завод для получения брома из морской воды был построен в нашей стране еще в 1916 Г; в Крыму. С тех пор добыча брома значительно увеличилась. Морской бром получают в США, Канаде, Бразилии, Франции, Японии, Индии и других странах.
Бром используется для лечебных целей, он входит в состав многих красителей, фото препаратов, добавляют его в топливо для двигателей внутреннего сгорания.
Из морской воды извлекают также калий, который используется в основном как удобрение. Добыча его развита в Англии, Японии и других странах [4].
Технология получения полезных веществ из вод океана пока еще плохо разработана. Извлекать из морской воды полезные ископаемые очень трудно, и часто приходится затрачивать гораздо больше средств, чем для добычи их на суше. Но ведь это только «пока» и «еще». Способы добычи быстро совершенствуются. Если разработку океанских вод вести комплексно, т. е. одновременно извлекать из них несколько полезных веществ, это очень удешевит производство. Человек сможет тогда использовать громадные запасы веществ, которые растворены в водах Мирового океана. Вода, которая освободится от растворенных в ней химических элементов, пойдет для орошения полей и для снабжения городов. По расчетам Всесоюзного института галургии (Солевого института) при комплексной переработке морской воды на каждые 10 тыс. Т пищевой соли получается 1700 Т сырого гипса, 370 Т калийного удобрения, около 2000 Т магнезии, 26 Т брома и другие вещества.
Некоторые элементы, содержащиеся в морской воде, сначала были открыты в организме живых существ и только потом в морской воде. Так, в Англии элемент ниобий обнаружили в организме асцидий, а затем уже в ничтожных количествах в воде Плимутского залива, со дна которого были эти асцидий взяты. Морские животные обладают способностью поглощать и концентрировать в теле различные редкие вещества. Моллюски, например, поглощают много меди, асцидий — ванадия, радиолярии — стронция, медузы — цинк, олово, свинец, водоросли и губки — йод.
Водоросли ламинарии концентрируют много алюминия, некоторые бактерии — серу, железо и другие вещества.
Со временем, может быть, удастся найти «биологические способы» извлечения редких веществ из морской воды. Мелководные лагуны будут искусственно заселяться организмами, поглощающими никель, кобальт, церий, цезий, уран, торий, ванадий, молибден, радий, а затем из их тела «концентрат» одного из этих веществ будет извлекаться химическими методами в промышленном масштабе. Йод уже давно получают из морских водорослей, растущих на мелководьях вблизи берега.
Экспедиции советских ученых на «Витязе» обнаружили в различных районах океана тысячи квадратных миль дна, усеянных железо-марганцевыми конкрециями. Это твердые желваки размером от горошины до булыжника в два кулака. Помимо марганца и железа, составляющих основную массу конкреций, в них содержится медь, никель, кобальт и много редких элементов.
Процесс накопления различных веществ в конкрециях точно неизвестен, но поражает масштаб этого явления. Так, например, запасы кобальта на континентах оцениваются в миллионы тонн, а в конкрециях на дне океана их в тысячи раз больше.
Кроме океанов, конкреций особенно много в Карском море. Имеются они также в Балтийском и Баренцевом морях.
Общие запасы железомарганцевых конкреций колоссальны: 200 млрд. Т. В Тихом океане — 100 млрд. Т, а остальные в Атлантическом и Индийском.
В США составлен план добычи железомарганцевых конкреций в размере 5 тыс. Т в сутки. Специально оборудованные корабли будут их тралить со дна на глубинах в 4—5 км. Затем руда будет доставляться в ближайшие порты, где построят заводы для переработки этого ценного сырья [5].
Морские недра содержат много ценнейших веществ, например нефть. В нашей стране все большее пространство прибрежных вод Каспийского моря покрывается эстакадами и площадками, с которых бурят и добывают нефть из недр морского дна. Некоторые вышки расположены на много километров от берега. Широко развиты морские нефтяные промыслы на береговых отмелях в Карибском море и в Мексиканском заливе. Особенную известность получили морские нефтяные промыслы вблизи берегов Венесуэлы.
Само море помогает использовать некоторые сокровища Земли, рассеянные в его недрах в небольших количествах. Волны, набегая на берег, разрушают его, перетирают обломочный материал. Скатываясь, они увлекают за собой гальку, песок, ил. При этом более тяжелый материал оседает вблизи берега. В обломочном материале встречаются такие ценнейшие и редкие элементы, как ванадий, титан, как радиоактивные и др.
За многие тысячелетия
морские волны совершают такую
работу по сортировке различных частиц,
которую не может человек выполнить
даже с помощью совершенных
На пляжах и в прибрежных наносах концентрируются массы этих ценных веществ.
В некоторых местах, например на юге Индии, концентрация радиоактивных веществ в прибрежных песках так велика, что они служат сырьем для атомной промышленности.
1.3 Энергия морской воды
Океан таит в себе громадные запасы энергии. Как известно, под действием сил притяжения, идущих от Солнца и Луны, на Земле возникают морские приливы и отливы.
1.3.1 Использование энергии приливов
Под влиянием приливообразующих Луны и Солнца в океанах и морях возбуждаются приливы. Они проявляются в периодических колебаниях уровня воды и в ее горизонтальном перемещении (приливные течения). В соответствии с этим энергия приливов складывается из потенциальной энергии воды, и из кинетической энергии движущейся воды. При расчетах энергетических ресурсов Мирового океана для их использования в конкретных целях, например для производства электроэнергии, вся энергия приливов оценивается в 1 млрд. кВт, тогда как суммарная энергия всех рек земного шара равна 850 млн. кВт. Колоссальные энергетические мощности океанов и морей представляют собой очень большую природную ценность для человека [6].
С давних времен люди стремились овладеть энергией приливов. Уже в средние века ее начали использовать для практических целей. Первыми сооружениями, механизмы которых приводились в движение приливной энергией. Были мельницы и лесопилки, появившиеся в X–XI вв. На берегах Англии и Франции. Однако ритм работы мельниц достаточно прерывистый - он был допустим для примитивных сооружений, которые выполняли простые, но полезные для своего времени функции. Для современного же промышленного производства он мало приемлем, поэтому энергию приливов попытались использовать для получения более удобной электрической энергии. Но для этого надо было создать на берегах океанов и морей приливные электростанции (ПЭС).
Создание ПЭС сопряжено с большими трудностями. Прежде всего, они связаны с характером приливов, на которые влиять невозможно. Так как они зависят от астрономических причин. От особенностей очертаний берегов, рельефа, дна и т.п. (Цикл приливов определяется лунными сутками, тогда как режим энергоснабжения связан с производственной деятельностью и бытом людей и зависит от солнечных суток, которые короче лунных на 50 минут. Отсюда максимум и минимум приливной энергии наступает в разное время, что очень неудобно для ее использования). Несмотря на эти трудности. Люди настойчиво пытаются овладеть энергией морских приливов. К настоящему времени предложено около 300 различных технических проектов строительства ПЭС. Наиболее рациональным экономически эффективным решением специалисты считают применение в ПЭС поворотно-лопастной (обратимой) турбины. Идея, которой впервые была предложена советскими учеными.
Такие турбины — их называют погруженными или капсульными агрегатами — способны действовать не только как турбины на оба направления потока. Но и как насосы для подкачки воды в бассейн. Это позволяет регулировать их эксплуатацию в зависимости от времени суток. Высоты и фазы прилива, удаляясь от лунного ритма приливов и приближаясь к периодичности солнечного времени, по которому живут и работают люди. Однако обратимые турбины не компенсируют уменьшение силы прилива. Что вызывает периодическое изменение мощности ПЭС и затрудняет ее эксплуатацию. Действительно, немалые сложности возникнут в работе территориальной энергосистемы, если в нее включена электростанция, мощность которой изменяется 3–4 раза в течение двух недель.
Советские энергетики показали,
что эту трудность можно
Далеко не в любом районе
земного шара есть условия для
строительства
Первая в мире промышленная ПЭС мощностью 240 тыс. кВт построена и введена в действие в 1967 г. во Франции. Она расположена на берегу Ла-Манша, в Бретани, в устье реки Ранс, где величина прилива достигает 13,5 м. Плотина ПЭС пролегает между мысом Бриант на правом берегу с опорой на островок Шалибер. Многолетняя эксплуатация первенца приливной энергетики доказала реальность сооружения. Выявила достоинства и недостатки (в частности относительно небольшая мощность) таких станций. В связи с этим во многих странах созданы и продолжают разрабатываться новые проекты мощных и сверхмощных промышленных ПЭС. По определению специалистов, в 23 странах мира имеются подходящие районы для их строительства. Однако несмотря на множество проектов, промышленные ПЭС еще не сооружаются.
При всех достоинствах ПЭС (для них не требуется создания водохранилищ и затопления полезных территорий суши, их работа не загрязняет окружающую среду и т.п.) их доля практически неощутима в современном энергетическом балансе. Однако прогресс в освоении приливной энергии уже отчетливо выражен и перспективе станет более значительным.
1.3.2 Использование энергии волн
Ветер возбуждает волновое движение поверхности океанов и морей. Волны и береговой прибой обладают очень большим запасом энергии. Каждый метр гребня волны высотой 3 м несет в себе 100 кВт энергии, а каждый километр — 1 млн. кВт. По оценкам исследователей США, общая мощность волн Мирового океана равна 90 млрд. кВт.
С давних времен инженерно-техническую
мысль человека привлекла идея практического
использования столь
Пока удалось добиться определенных успехов в области применения энергии морских волн для производства электроэнергии, питающей установки малой мощности. Волноэнергетические установки используются для питания электроэнергией маяков, буев, сигнальных морских огней, стационарных океанологических приборов, расположенных далеко от берега, и т.п. По сравнению с обычными электроаккумуляторами, батареями и другими источниками тока они дешевле, надежнее и реже нуждаются в обслуживании. Такое использование энергии волн широко практикуется в Японии, где более 300 буев, маяков и другое оборудование получают питание от таких установок. Волновой электрогенератор успешно эксплуатируется на плавучем маяке Мадрасского порта в Индии. Работы по созданию и усовершенствованию подобных энергетических приборов проводятся в различных странах. Перспективные освоения энергии волн связаны с разработкой совершенных и эффективных устройств большой мощности. В течение последних лет появилось много разных технических проектов их. Так, в Англии энергетиками спроектирован агрегат, вырабатывающий электроэнергию при использовании ударов волн. По мнению проектировщиков, 10 таких агрегатов, установленных на глубине 10 м у западных берегов Великобритании, позволят обеспечить электроэнергией город с населением в 300 тыс. человек.
На современном уровне научно-технического развития, а тем более и перспективе, должное внимание к проблеме овладения энергией морских волн, несомненно, позволит сделать ее важной составляющей энергетического потенциала морских стран.
1.3.3 Использование термической энергии
Воды многих районов Мирового океана поглощают большое количество солнечного тепла, большая часть которого аккумулируется в верхних слоях и лишь в небольшой мере распространяется в нижние. Поэтому создаются большие различия температуры поверхностных и глубоколежащих вод. Они особенно хорошо выражены в тропических широтах. В столь значительной разнице температуры колоссальных объемов воды заложены большие энергетические возможности. Их используют в гидротермальных (моретермальных) станциях, по-другому — ПТЭО — системы преобразования тепловой энергии океана. Первая такая станция была создана в 1927 г. на реке Маас во Франции. В 30-х годах начали строить моретермальную станцию на северо-восточном побережье Бразилии, но после аварии строительство прекратили. Моретермальная станция мощностью 14 тыс. кВт была построена на Атлантическом побережье Африки, близ Абиджана (Берег Слоновой Кости), но из-за технических неполадок она теперь не работает. Разработки проектов ПТЭО ведутся в США, где пытаются создать плавучие варианты таких станций. Усилия специалистов направлены не только на решения технических задач, но и на поиск путей снижения себестоимости оборудования моретермальных станций, для того чтобы увеличить их эффективность. Электроэнергия моретермальных станций должна быть конкурентоспособной по сравнению с электроэнергией других видов электростанций. Действующие ПТЭО находятся в Японии, Майами (США) и на острове Куба [3].
Принцип работы ПТЭО и первые опыты его реализации дают основание полагать, что экономически наиболее целесообразно создавать их в едином энергопромышленном комплексе. Он может включать в себя: выработку электроэнергии, опреснение морской воды, производство поваренной соли, магния, гипса и других химических веществ, создание марикультуры. В этом, вероятно, заключаются основные перспективы развития моретермальных станций.
Диапазон возможностей использования энергетического потенциала Мирового океана довольно широк. Однако реализовать эти возможности весьма непросто.
1.4 Морской транспорт
С древнейших времен океаны и моря — это дорога, связывающая разные страны. И в наши дни морской транспорт играет огромную роль в хозяйственной и культурной жизни народов. Более 65% мирового транспортного грузооборота приходится на морской флот.
Морской транспорт на 40% дешевле железнодорожного. Громадные советские танкеры типа «Мир» в 51 тыс. Т водоизмещением заменяют 50 железнодорожных составов по 50 вагонов каждый.
С развитием техники
В Советском Союзе с его колоссальной территорией главное значение в перевозке грузов принадлежит железнодорожному транспорту. Но около 65% всех грузов и более 14 млн. пассажиров в год перевозит морской флот. Ленинград, Мурманск, Одесса, Владивосток и многие другие города быстро развивались как порты, соединяющие нашу страну со всем миром.
Развитие портовых городов в других странах также связано с международными перевозками грузов и пассажиров. В Нью-Йорке, например, причальная линия для кораблей превышает в длину 900 км.
2 Загрязнение вод Мирового океана
Под загрязнением водных ресурсов понимают любые изменения физических, химических и биологических свойств воды в водоемах в связи со сбрасыванием в них жидких, твердых и газообразных веществ, которые причиняют или могут создать неудобства, делая воду данных водоемов опасной для использования, нанося ущерб народному хозяйству, здоровью и безопасности населения
Загрязнение поверхностных
и подземных вод можно
- 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.

- Вода и водоподготовка в промышленных условиях и в аптеке
- Вода и здоровье
- Вода и здоровье человека
- Вода, методы очистки воды
- Водка
- Водний режим рослин
- Водні подорожі, основні вимоги та підходи до їх формування
- Вовлечение несоврешеннолетних в преступную деятельность
- Вовлечение персонала
- Вовлечение трудных подростков во внеклассные мероприятия
- Вовлеченное отцовство и патернальная депривация: сравнительный анализ влияния на социализацию ребенка
- Вовлеченность сотрудников в компании
- Во второй половине XIX века медицина в своем развитии в значительной степени приблизилась к естествознанию
- Вода для фармацевтических целей, очищенная и инъекционная. Методы получения и хранения