Воздействие вредных химических веществ на водный бассейн реки Волги в ЧС антропогенного характера

Федеральное государственное бюджетное образовательное  учреждение

высшего профессионального образования

Тольяттинский Государственный Университет 
 
 
 

Институт  машиностроения

Кафедра: «Управления промышленной и экологической безопасностью»

Специальность: 280700.62 Техносферная безопасность 
 

Курсовая  работа

По дисциплине: «Безопасность в ЧС»

Тема: «Воздействие вредных химических веществ на водный бассейн

Реки  Волги в ЧС антропогенного характера» 
 
 
 
 
 
 
 
 

Группа: ПБбз-331

Студент: Еркович М.С.

Преподаватель: Тереков В.Г. 
 
 

Тольятти 2012 

Содержание

I. Введение………………………………………………………….….……2

II. ОСНОВНЫЕ   ЗАГРЯЗНИТЕЛИ……………………………….………6

III.Энергетика

III.I Гидроэнергетика. Плотины–тромбы…………………………….……9

III.III Отрасли химического комплекса…………………………………..12

III.II Атомная энергетика…………………………………………....…….12

III.IV Нефте- и газодобыча…………………………………….………….16

III.V Сельское   хозяйство……………………………………….……...…17

III.VI Коммунальное  хозяйство  и животноводство…………………....19

IV.Экологическая обстановка в Самарской области…………………….20

V. Заключение………………………………………………………………22

Список литературы……………………………………….…………….…..27 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 

I. Введение

     Волга - великая русская река длиной 3530 км. Огромный бассейн реки Волги (1360 тыс.кв.км) составляет незначительную часть –всего около 8% -территории России. В то же время здесь проживает свыше 42% всего населения страны. Здесь производится свыше 20% промышленной и сельскохозяйственной продукции страны, что само по себе позволяет предполагать о существовании крайней экологической напряженности в регионе.

     

     Но  Волга для России - непросто река, непросто вода, непросто водный путь. Волга - путь исторический, где сходится прошлое  и настоящее русского народа и  всех больших и малых народов, населяющих волжские берега, где сплетаются воедино  старое и новое, великое  и вечное.

     Волга – исключительное явление природы, связавшее воедино разные географические зоны: лесное Нечерноземье, степное  Саратовское Заволжье, полупустыни  Астраханского низовья.

     Волга – уникальный экономический потенциал, вобравший в себя заводы и фабрики, гидростанции, старые и новые города, первоклассный речной флот, щедрое хлебное поле.

     Но  Волга-это не только центр экономического могущества и основа независимости  в прошлом, она испокон веков  была ещё и кормилицей страны.

     История Волги и Поволжья - это история  становления Российского государства. Волга –это исток нашей государственности и культуры. Она символ духа, символ Российской державы, символ нации.

     Было  время, когда в окружении сумрачных  елей и светлых берёз над истоком  Волги родились строки:

Вот отсюда, именно отсюда,

Из глубин лесного  родника,

Выбегает голубое чудо –

Русская великая  река…

И не только берега крутые,

И не только тучи – облака,

В Волге, словно в зеркале России,  

Судьбы отразились и века[1].

     Сегодня восторженные интонации прошлого не очень соответствуют тому, что  мы видим, хотя ещё вчера взахлёб писали о строительстве гидростанций, о создании каскада волжских плотин, не понимая и не желая понять, чем это обернется для Волги.

     

     Слагали оды во славу тех, кто создавал рукотворные моря (слово «водохранилище»  казалось слишком прозаичным, и его  избегали), не подозревали, что живая  волжская вода будет мертветь на глазах, и с этим уже ничего не поделаешь.

     Безудержно  хвалили мелиораторов как надежных творцов "великого изобилия", и  мало кому приходило в голову, что  мелиорация, устроенная по принципу "после  нас хоть потоп" (а такой она  во многих местах остаётся по сей день), окажется губительной для нашей земли.

     Целая армия браконьеров не смогла бы нанести  такой ущерб рыбным запасам, как  мелиоративные системы Саратовской  губернии, так как  на подавляющем  большинстве из них нет рыбозащитных сооружений.

     Хвалясь перед всем миром, что несколько  раз покорили Волгу – матушку, и, называя себя её сыновьями, ее покорители обрекли матушку на долгую, страшную, мучительную болезнь.

Ну ладно бы, скажем, чужие,

Ну ладно бы, скажем, враги,

А то ведь свои, коренные,

Играют судьбою  реки.

Ну ладно бы, скажем, пришельцы

Вершили злодейство свое.

А то ведь свои же умельцы

Терзают и травят её.

Твердим, что  мы сами с усами,

Твердим, не желая  понять:

Не кто–нибудь, сами ведь, сами

Мы подняли  руку на мать. 

И смотрим едва ль не с восторгом,

Отринув и совесть  и страх,

Как наша любимая  Волга

Страдает у  нас на глазах.

По воле какого же беса,

На красное  выйдя крыльцо,

Следим, как обмывки  прогресса

Летят в дорогое  лицо

Поверь я в  нечистую силу,

Решил бы, что  это она

Стремясь обессилить Россию

Всю муть поднимает  со дна.

Да что ж  это, братцы такое?

Мертвеет живая  вода.

Беда ведь не только с рекою,

А с нами со всеми  беда.

Пожалуй, и ждать–то недолго,

Когда упокоится  мать.

И будем в  печали над Волгой

Мы все, как  над гробом, стоять.

Ни плач, ни мольбы, ни угрозы,

Ни поздно предъявленный  счет,

Ни горьких  раскаяний слезы – 

- Ничто нас  тогда не спасет[2].

     По  словам академика Д.С.Лихачева: «Экология - не междисциплинарная наука, а проблема человеческой культуры в целом. Причины  гибели биологических, экологических  систем и культурных человеческих ценностей  одни и те же, они в главном - в  культурном уровне общества, в частности  в его нравственной культуре. Без  нравственной культуры никакие законы и постановления не будут действенными… Если состояние культуры в нашей

стране не будет  улучшаться, не улучшится и положение  с экологией. Приказами  

отношение к  природе изменить нельзя».

     Вода - дар природы. Сегодня она стала  стратегическим сырьем, товаром, который  высоко котируется на международном  рынке. Пресная чистая вода- предмет  заботы каждого цивилизованного  государства. Еще три десятилетия  назад наше народное хозяйство обходилось половиной годового стока Волги. По подсчетам специалистов, в дальнейшем потребность в волжской воде в  пять раз превысит сегодняшние ресурсы  реки.

     

     С незапамятных времен человек использовал  речную воду в своем хозяйстве  и быту. Но для всего живого на нашей планете, и для людей  в том числе, нужна не просто вода, а вода определенного качества. Прежде всего так называемая «пресная»,т.е. содержащая в 1 л своего объёма не более 10 г растворенных веществ. Питьевая вода должна быть не только пресная, но еще и «чистая», т.е. среди растворенных или взвешенных в ней химических веществ или микроорганизмов не должно быть вредных для здоровья. Даже мизерное содержание в воде ряда токсичных веществ делает её для человека смертельным ядом. Многие химические вещества , накапливаясь в организме человека даже в очень маленьких количествах, приводят к генетическим изменениям, тяжелым заболеваниям, передающимся из поколения в поколение. В таблице приведены смертельные дозы наиболее распространенных химических соединений.

Наименование  вещества

Минимальная смертельная  доза, мг/л

Соляная кислота  200

Азотная кислота  750

Сернистая кислота 1

Аммиак   25

Калий   56

Углекислый натрий 250 - 300

Медный купорос  100

Фенолы   10

Цианистый калий 0,5

     Важным  показателем качества воды является количество растворенного в

ней кислорода. Кислород необходим для жизни  обитателей водоемов. За счет деятельности аэробных бактерий кислород используется для окисления органических веществ  останков животных и растительных организмов с образованием  а также небольших  количеств , которые усваиваются растениями. Тем самым осуществляется самоочищение водоема. При избытке органических веществ растворенного кислорода оказывается недостаточно для существования аэробных бактерий. В этих условиях процесс разложения органических веществ выполняют анаэробные бактерии с образованиемВода приобретает гнилостный запах, гибнет рыба и другие обитатели водоемов.

II. ОСНОВНЫЕ   ЗАГРЯЗНИТЕЛИ.

     Сегодня в понятие- бассейн Волги- входит многомиллионное население 39-ти субъектов федерации, здесь сконцентрирован огромный промышленный потенциал страны, в том числе гигантские химические предприятия, нефтеперерабатывающие заводы, крупные машиностроительные объединения, тепловые электростанции, не уступающие по мощности гидроэлектростанциям. Волга и её притоки заполнены до предела грузовыми и пассажирскими судами. Здесь ведется добыча углеводородного сырья (нефть, уголь, газ и др.). Десятки ведомств, тысячи организаций имеют свои интересы в Поволжье. Все они и являются загрязнителями Волги.

     Но  на всей огромной территории нет единого  хозяина. Никому точно неизвестны перспективы  развития региона, нет технико-экономических  обоснований развертывания строительства  предприятий, роста городов, масштабов  сельскохозяйственного производства.

     На  долю Волжского бассейна приходится более трети общего сброса сточных  вод в Российской Федерации. При  этом действующие очистные сооружения обеспечивают эффективную очистку  лишь 8% загрязненных вод. Значительное количество загрязняющих веществ поступает  в бассейн Волги с водой  рек Ока и Кама и их притоков. Наибольшие объемы загрязненных сточных вод приходятся на долю городов Москва, Нижний Новгород, Ярославль, Казань, Самара, Саратов, Уфа, Волгоград, Балахна, Тольятти, Ульяновск, Череповец, Набережные Челны, Иваново, Стерлитамак.

     «Причиной экологического кризиса очень часто  называют научно-технический прогресс…  Если, следуя нашей традиционной технологической  практике, игнорировать научно-технический  прогресс, мы получим ещё более  тяжелые последствия… Главное, о  чем следует сегодня говорить, - это ставшая очевидной неприемлемость, более того- гибельность сложившихся  методов природопользования.»(Академик Б.Е.Патон)

     Практически все водные объекты бассейна Волги  подвержены антропогенному[3] воздействию. Несмотря на тенденцию сокращения общей  массы сброса загрязняющих веществ  со сточными водами, степень загрязненности воды реки в целом устойчиво сохраняется  на очень высоком уровне. Только 20% экосистем волжского водосбора  находятся в нормальном состоянии.

     

     Например, для Угличского водохранилища характерна устойчивая, хотя и на уровне ПДК[4], загрязненность воды соединениями железа, марганца, аммонийным (,,) и нитритным(соли) азотом в пределах 1-2 ПДК, легко окисляемыми органическими веществами, такими как:

     1)      алкены, легко окисляющиеся по p-связи, в связи с этим алкены легко реагируют с водой, образуя спирты, в том числе вредный для живых организмов метанол () и т.д.

2)      альдегиды, очень легко окисляющиеся  до соответствующей карбоновой  кислоты (или ее соли, если реакция  идет в щелочной среде), низшие  кислоты – жидкости с резким  запахом, при попадании на кожу  или внутрь организма дают  ожог:

Низшие карбоновые кислоты

Название кислот  Структурная формула  Растворимость в воде

Метановая 

Этановая

Пропановая

Бутановая         5,6 г.(-1°С)  

     ¥(20°С)

     Из  таблицы видно, что практически  все низшие карбоновые кислоты до бесконечности растворяются в воде, из-за чего альдегиды и их производные  являются очень опасными загрязнителями воды.

3)      амины, окисляются даже кислородом  воздуха. Окисление аминов происходит - по такой реакции:

4)      фенолы, окисляются так же легко,  как и амины даже кислородом  воздуха    (хинон)

5)      анилин, очень легко окисляется (с  разрушением ароматического кольца), в зависимости от условий окисление  приводит к хинону (см. выше), либо к окрашенным веществам сложного строения.

     Вода  Угличского водохранилища в целом оценивается как «очень загрязненная», большинства притоков – «весьма загрязненная» и «очень загрязненная». Реки, протекающие по Московской области, - как «грязные» и «очень грязные».

     Загрязненность  воды Рыбинского водохранилища в  последние годы практически не изменяется. Вода водоема относится к разряду  а) 4 класса качества и характеризуется  как «грязная», в отдельных створах  относится к разряду а) 3 класса и характеризуется как «загрязненная». К наиболее характерным загрязняющим веществам водохранилища относятся  нефтепродукты (все органические вещества), соединения меди (главную опасность  представляют соли меди), легко окисляемые органические вещества (см. выше). В качестве критических показателей загрязненности воды выделяются соединения меди, реже нефтепродукты. Анализы, проведенные в 2000 году, выявили единичные случаи дефицита растворенного в воде кислорода у п. Мышкино, с. Брейтово, с. Мякса, п. Переборы. Наиболее загрязненным притоком  является река Кошта, которая на протяжении ряда лет характеризовалась как «чрезвычайно грязная».

     К неорганическим и органическим веществам  относятся соединения тяжелых металлов, нефтепродукты, пестициды (ядохимикаты), синтетические детергенты[5], фенолы. Они поступают в реку с отходами промышленности, бытовыми и сельскохозяйственными  стоками . Многие из них в водной среде либо вообще не разлагаются, либо разлагаются очень медленно. Разложение

органических  материалов происходит под действием  микроорганизмов и сопровождается потреблением растворенного в воде кислорода. Если кислорода в воде достаточно и количество отходов  невелико, то аэробные бактерии довольно быстро превращают их в сравнительно безвредные стоки. В противном случае деятельность аэробных бактерий подавляется, содержание кислорода резко падает, развиваются процессы гниения. При  содержании кислорода в воде ниже 5 мг на 1 литр, а в районах нереста  ниже 7 мг многие рыбы погибают.

III.Энергетика

III.I Гидроэнергетика. Плотины–тромбы

     Еще не так давно на все лады расхваливалось, что сооружение гидроэлектростанций  диктовалось заботой о человеке, о нуждах промышленности и народного  хозяйства. Что они в действительности принесли народу знает каждый. Достаточно сказать, что лишь ежегодные испарения в водохранилищах волжского каскада составляют около 9 кубических километров пресной воды.

     Волга приносит Каспию в среднем 240 кубокилометров воды в год, которую для неё  собирают 150 тысяч рек, речек и  ключей. Народное хозяйство  бассейна даёт четвертую часть промышленной и сельскохозяйственной продукции  и 20 % речной рыбы добываемой в стране. За последние 50 –60 лет здесь сооружено  более 300 водохранилищ, прорыто тысячи километров каналов и обводнено  миллионы гектаров земель. Развитие на берегах Волги и в её бассейне гигантского хозяйства не учитывало, что водные ресурсы волжского  бассейна составляют только 5 % всех водных ресурсов страны. Здесь передвинуты  толщи соленых скоплений в  плодородные почвы. Главная водная артерия – Волга перегорожена глухими плотинами – тромбами. Именно тромбами, закупорившими реку.

     Волга из могучей проточной реки превратилась в цепь слабопроточных водоёмов, где  все её физические, химические и  биологические свойства изменились коренным образом. Волга стала как  бы иным природным телом.

     Жители  Ярославля, например, часто останавливаются  на берегу Волги в недоумении: что  творится с рекой? Ни с того ни с сего она вдруг начинает течь вспять или вовсе останавливается. Происходит это из-за неравномерного сброса

воды Рыбинской ГЭС и слияния ее с Горьковским водохранилищем. Стоячая река теряет способность к самоочищению, ухудшая и без того сложную экологическую обстановку в Рыбинском водохранилище из-за постоянных сбросов Череповецкого металлургического комбината. Отсюда из-за низкой пропускной способности очистных сооружений создается угроза для здоровья населения городов, примыкающих к Горьковскому водохранилищу, особенно для Рыбинска, Тутаева, Ярославля, Костромы и Кинешмы.

     Однако  мнения о влияние медленного течения  и стоячей воды разделились. Есть мнение, что за счет медленного течения  Волги образуются донные отложения. Эти донные отложения после разлива  Волги весной благоприятно действуют  на пахотные и пастбищные земли. Но из всего вышесказанного можно сделать  вывод, что донные отложения –  это яд, так как в них сконцентрированы отложения многих химически вредных  веществ.

     Самоочищаемость Волги снизилась в десятки раз, и она стала на большом протяжении практически антисанитарным водоемом. На некоторых участках обнаружены целые скопища химических веществ, многие из которых токсичны. Донные и взвешенные наносы, поступающие с бассейна, - раньше они удобряли пойменные и заливные земли – теперь, в основном, задерживаются в водохранилищах и откладываются на дне.

     До  строительства плотин вода от  Рыбинска до Волгограда добегала за 50 суток, в  половодье - за 30 суток, а теперь –за полтора года: 450-500 суток! Силу Волге давали притоки. Но нынче и их утихомирили, подперев гигантскими разливами. Из 3500 километров всего лишь 400 от истока до Калинина - осталось от не зарегулированной Волги[6].

     Во  всей гидрографической системе Волги  водообмен уменьшился в 12 раз. Из 150 тысяч исчезли более 30% притоков реки. Большинство из обследованных речек, впадавших в Волгу, забиты, загрязнены, обезлесенны, разрыты, осушены. Слаботекучие и стоячие воды быстро накапливают вредные вещества. Чем выше скорость потока воды, чем динамичнее её масса, тем больше она насыщается кислородом. Создание застойных водоемов - это заведомое отравление их, варварское уничтожение питьевых запасов пресных вод.

     

     Развитие  гидроэнергетики связано с огромными  экологическими последствиями. Затопление  плодородных долинных земель ведет  к резкому обогащению водоемов соединениями азота(см. стр.6) и фосфора(,,), органическими веществами (веществами полученными из нефти и газа) и вызывает дестабилизацию экологической ситуации на первом этапе эволюции водохранилищ. Развитие городов, промышленности и сельского хозяйства на водосборе водохранилища ведет к постепенной аккумуляции разного рода загрязнителей в нем, превышению экологической емкости водоема. В зависимости от типа грунтов, скорости водообмена, интенсивности загрязнения превращение водохранилищ в очень загрязненные водоемы происходит за 30-60 лет. Последствия такого экологического кризиса весьма далеко идущие, а первопричиной его служит плотина, построенная якобы для блага людей.

     Сегодня Волга-это каскад полутора десятка  водохранилищ в основном русле Волги  и Камы, из которых крупнейшее–Куйбышевское. Кроме того, все притоки перегорожены сотнями дамб. В результате такой деятельности, как уже отмечалось, многократно замедлился водообмен, создались условия для интенсивного обогащения вод биогенными элементами, накопления органических веществ и постепенной деградации водоёма к болоту.

     О масштабах зарегулированности можно судить по тому, что в одной только Самарской области имеется более 100 учтенных плотин, забирающих воду  главным образом для нужд сельского хозяйства.

     Сброс сточных вод в бассейне Волги, по достаточно заниженной оценки, достигает 25 км.куб/год, тогда как расход воды, например, в районе Волгограда составляет 243 км.куб./год. Если принять, что сточные воды после очистки должны разводиться чистыми водами в отношении минимум 1:20 – 1:30, то становится понятным напряженное положение, которое складывается в бассейне[7].

     Таким образом, гидроэнергетика лишает население  плодородных земель в затапливаемой  долине, ухудшает качество воды в водохранилищах, особенно при интенсивном развитии хозяйства на водосборе, ведет к  подъему грунтовых вод выше плотины  и осушению земель ниже по течению  и т.д. Строительство каскада 

ГЭС, цепи водохранилищ привело к разрушению природной  водной системы Волги. Из экологически стройного живого целого она превратилась в хаотическое образование, находящиеся  на грани уничтожения в нем  всего живого.

III.II) Атомная энергетика

     Атомную энергетику считают экологически чистой и как самую водоемкую привязывают  к крупным рекам. Как и многие ведомства, атомщики, производящие «мирную» энергию и ядерное оружие, сознательно  или бессознательно игнорируют один из базовых законов – закон  сохранения энергии и вещества. Они  считают абсолютно нормальным забор  из реки огромных объёмов воды и  сброс их обратно в перегретом состоянии. Повышение температуры  природной воды изменяет естественные условия для водных организмов, снижает  количество растворенного кислорода, изменяет скорость обмена веществ. Донные речные организмы не выдерживают таких температурных стрессов и погибают, а у выживших наблюдаются хромосомные мутации. Повышение температуры в водоеме до 25-30°С ведет к полной трансформации экосистемы. Постепенное загрязнение радионуклидами прилегающих акваторий также отрицается энергетиками. При этом ни одна атомная станция, привязанная к бассейну Волги, не прошла экологической экспертизы, ни по одной из них не была оценена коллективная доза.

III.III Отрасли химического комплекса.

     Отрасли химического комплекса занимают второе после энергетики место по антропогенному воздействию на окружающую среду. Бассейн Волги перенасыщен  химическими предприятиями. Насыщение  средней Волги уже достаточно для всего бассейна.

     Маленький поселок Ставрополь на Волге и  несколько деревень за четверть века превратились в крупнейший индустриальный центр Поволжья – город Тольятти- с мощной химией (4 завода, в том  числе 3 по производству минеральных  удобрений). От предприятий по производству фосфорных удобрений в окружающую среду поступают тонны твердых  отходов:

·        простой суперфосфат  при производстве которого образуется  - сульфат кальция – гипс; 

·        двойной суперфосфат  при производстве которого тоже образуется гипс[8];

кубометры отходящих  газов и сточных вод. Кроме  того, в Самарской губернии такие  города, как Новокуйбышевск, Чапаевск, Сызрань, находятся в крайне напряженном  экологическом состоянии из-за чрезмерно  развитой химии.

     В Балакове, Энгельсе и Саратове также  сконцентрированы химические предприятия. А чего стоит Астраханский газоконденсатный комплекс! Даже сами проектировщики заявили  о нецелесообразности строительства  последующих очередей. Экологическая  экспертиза проекта показала, что  месторождение, где в состав конденсата входит до 25% сероводорода(сероводород очень ядовит, длительное вдыхание воздуха, содержащего этот газ даже в небольших количествах, вызывает тяжелые отравления), по токсичности идентичного цианидам(соли синильной кислоты HCN – KCN цианид калия, также ядовит, как синильная кислота, NaCN цианид натрия) разрабатывалось без каких-либо серьезных природоохранных мероприятий. Предостережения экологов о возможных губительных последствиях разработки этого месторождения, к сожалению, не были услышаны ни местным руководством, ни заинтересованными ведомствами. А их прогнозы ужу сбываются, но главное впереди. Когда начнут стареть скважины, трубопроводы и другое оборудование, вероятность аварий резко возрастет. В своих публикациях Коновалов С.М. последствия функционирования Астраханского газоконденсатного комплекса приравнивает к последствиям чернобыльской аварии[9]. Дельта Волги - это не только уникальнейшая кладовая ценных пород рыб, но и удивительнейший природный заповедник редких экземпляров пернатых, водоплавающих, многие их которых занесены в «Красную книгу». И все это поставлено под угрозу уничтожения АГК.