Методы борьбы с загрязнением гидросферы

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО  ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

«ПЕТЕРБУРГСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ  СООБЩЕНИЯ»

 

 

 

 

Кафедра « Техносферная и экологическая безопасность»

 

 

Реферат  по теме

 

«Методы борьбы с загрязнением гидросферы»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила студентка

Факультета УПП

Групп ЛБ-211

Парахина А. О.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Санкт Петербург

2012

 

 

Содержание:

 

 

Введение………………………….…….................................................................

1. Загрязнение воды»……………………………………………………………

1.1. Вода - источник жизни……………………………………………………..

1.2. Источники загрязнения……………………………………………………..

2. Методы борьбы с загрязнением………………………………………………

Заключение…………………………………………………………………………. Список литературы………………………………………………………………….

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Вода – одно из самых  удивительных веществ, благодаря которой  зародилась жизнь на нашей планете. Она может быть в твердом ( лед, снег), газообразном ( пары воды в атмосфере) и жидком (реки, моря) состоянии.  Вся живая природа не может обойтись без воды, которая присутствует во всех процессах обмена веществ. Все вещества, поглощаемые растениями из почвы, поступают в них только в растворённом состоянии. Благодаря мировому океану происходит терморегуляция на нашей планете.

 На всех стадиях  своего развития человек был  тесно связан с природой. К  сожалению, человек сам создаёт  себе то, что его убивает. С  тех пор, как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, оно стало многообразное и сейчас  стало   глобальной опасностью для человечества.

   Гидросфера Земли в настоящее время подвергается крупному антропогенному вмешательству. Человек берет минеральные вещества, использует мировой океан, как средство передвижения и место выброса мусора с предприятий и канализаций города.

Ежегодно в водные бассейны попадают тысячи химических веществ с непредсказуемым действием, многие из которых представляют собой  новые химические соединения. Вода потребляется людьми ежедневно, а если вода загрязнена, то она способна в течение короткого промежутка времени распространить болезни среди большого количества населения.

Методов защиты гидросферы много, но человек иногда просто пренебрегает ими: либо из экономии средств, либо не в состоянии оценить наносимы им ущерб.

 

 

 

 

 

1.Загрязнение воды

 

1.1. Вода – источник жизни

 

Вода составляет 95% веса растительных организмов и около 65% веса человека. Она служит и средой обитания многих животных, и составной частью всех без исключения организмов.

Запасы воды на земле ограничены, а спрос на неё постоянно растет. Впрочем, это не дало бы оснований  для беспокойства, не будь так сильно нарушен водный баланс в природе. Более миллиарда человек на Земле страдают от нехватки питьевой воды. Употребление недоброкачественной воды приводит к опасным заболеваниям: люди умирают от малярии, паразитов, дизентерии; ежегодно миллионы мужчин, женщин  и детей, поражены трахомой, теряют зрение.

Океаны занимают почти 71% земной поверхности. Эта огромная жидкая масса объёмом в 1,37 миллиарда км в кубе обеспечивает процесс терморегуляции всех климатических зон. Определяя не только их температуру, но и уровень влажности¹ и т.д.

Океанская вода содержит колоссальные запасы золота , урана, железа и т.д. На дне океанов скрыты бесчисленные залежи полезных ископаемых.

Океаны к тому же – богатейший источник питательных веществ, как растительных, так и животных, без которых не сможет обойтись грядущее человечество.

Загрязняя Океан, мы убивает миллиарды живых организмов, растений и животных, так необходимых нам для существования.

 

 

 

 

1.2. Источники загрязнения

 

Загрязнение может быть:

• механическое,
• тепловое,
• энергетическое,
• химическое  (нефтяное, загрязнение тяжелыми металлами, радиоактивными веществами)

Механическое  загрязнение это самые разнообразные предметы, брошенные с палуб кораблей, обрывки рыболовных сетей и др. В подземных водах оно встречается редко, так как быстро улавливается пористой средой.

 

При тепловом загрязнении значительно повышается естественный уровень температуры воды. Вызывается оно сбросом нагретых сточных вод в районах крупных городов, стоками атомных электростанций и др.  Сброс нагретых вод во многих случаях обуславливает повышение температуры воды в водоемах на 6-8 градусов Цельсия. Разница не превышает естественных изменений температуры и поэтому не представляет опасности для большинства взрослых обитателей моря. Однако при заборе воды засасываются икра, личинки, молодь, обитающие в прибрежных водах. Они проходят через электростанцию вместе с водой для охлаждения, где неожиданно подвергаются воздействию высокой температуры, что оказывается для них губительным. 

По этой и другим причинам было бы целесообразно размещать электростанции в открытом море, где можно забирать воду с более глубоких и прохладных слоев, менее богатых живыми организмами.

 

Наиболее опасно для океанской среды и её обитателей химическое загрязнение:

Разлившаяся в  море нефть образует плёнки различной толщины, так как нефть и продукты её переработки представляют собой сложные смеси. Благодаря своим физико-химическим свойствам нефть может существовать в океане довольно долгое время в виде плёнок, в эмульгированном виде или в виде агрегатов. На распространение плёнок по поверхности моря влияют два процесса: перенос (дрейф) под действием ветра, волн и течений и самопроизвольное растекание по поверхности. При сильном ветре пятно разрушается и в слое ветрового перемешивания возникает нефтяная эмульсия (причём водная эмульсия со временем оседает на дно).

Основными источниками радиоактивного загрязнения Мирового океана являются:  загрязнение от испытаний ядерного оружия; загрязнение радиоактивными отходами,  которые непосредственно сбрасываются в море;  крупномасштабные аварии (АЭС), аварии судов с атомными реакторами;  захоронение радиоактивных отходов на дне

По своему токсичному действию в морской среде особую опасность представляет ртуть.  Она поступает в водные объекты со сточными водами предприятий,  производящих красители,  пестициды, фармацевтические препараты,  некоторые взрывчатые вещества.  Под влиянием микробиологических процессов   токсичная неорганическая  ртуть   превращается в еще более токсичные органические соединения ртути (например, метилированную ртуть). Водные растения поглощают ионы ртути и затем по пищевым цепям ртуть поступает к  травоядным животным,  затем к хищникам.  Иногда концентрация ионов ртути в организмах  в десятки и сотни раз превышает исходную концентрацию их в водоёме.

 

 

 

 

 

 

 

 

Методы предотвращения загрязнения

 

Способность к самоочищению у вод многих внутренних морей уже исчерпана, а у Мирового океана близка к пределу. Это вызывает быстрое, видимое глазом загрязнение его поверхностных вод и деградацию некоторых форм жизни. Поэтому срочно необходимо мероприятия по очищению гидросферы.

 

Механическая очистка применяется для выделения из сточных вод крупнозернистых нерастворимых минеральных и органических примесей. Она является методом предварительной очисти и предназначена для подготовки сточных вод к физико – химическим и биологическим методам очистки. Механическая очистка позволяет выделить лишь 60 – 75% нерастворенных примесей.

Способы :

 Процеживание – первичная стадия обработки сточных вод; в процессе воду пропускают через решетки(сита) и волокноуловители, которые установлены перед отстойником;

Отстаивание – удаление из сточных вод взвешенных веществ, которые под действием гравитационных сил оседают на дно отстойника или под действием выталкивающих сил вплывают на поверхность.

Фильтрование – процесс удаления взвешенных частиц из сточных вод путем пропускания ее через пористые материалы.

 

Физико  – химическую очистку используют для удаления из сточных вод твердых и жидких частиц, растворенных газов, минеральных и органических веществ.

Способы : 

Ионный обмен - позволяет извлекать и утилизировать из сточных вод соединения мышьяка, фосфора, а также хром, цинк, свинец, медь, ртуть и радиоактивные вещества. 

Коагуляция – используют для очистки сточных вод от эмульгированных веществ, тонкодисперсных примесей. Эффективность очистки 90 – 95%.

Флотация - процесс всплывания примесей (чаще всего маслопродуктов) при обволакивании их пузырьками воздуха, подаваемого в сточную воду. Применяется для очистки производственных вод, содержащих ПАВ, нефть и нефтепродукты, масла, волокнистые частицы.

 

Химическая  очистка применяется, когда обеззараживание стоков возможно лишь в результате химических реакций стоков с реагентами и образованием новых веществ, которые легче удалить из сточных вод. Их применяют для удаления растворимых веществ в замкнутых системах водоснабжения. С помощью химической очистки наиболее часто удаляют ионы тяжелых металлов.

Способы:

Нейтрализация - применяется во многих отраслях промышленности для обработки воды содержащие щелочи или кислоты, известь, соду, аммиаком и т.п. с целью обеспечения заданной величины водородного показателя рН..

Окисление активным хлором - один из наиболее распространенных способов очистки стоков от ядовитых цианидов, сероводорода, гидросульфида, метилмеркаптана

Окисление -  применяются для очистки производственных сточных вод, содержащие токсичных примеси( цианиды, растворенные соединения мышьяка, цианиды цинка или меди).

 

 Термический метод используется при очистке промышленных сточных вод, содержащих главным образом высокотоксичные органические компоненты, обезвреживание которых другими методами невозможно или экономически неоправданно.

При термоокислительном  методе сточная вода, вводимая в распыленном состоянии в высокотемпературные (900-1000 ⁰С) продукты горения топлива, испаряется, а органические компоненты сгорают, образуя продукты полного окисления. Минеральные примеси уносятся дымовыми газами или выводятся из камеры сгорания.  

 

Биологическая очистка не обеспечивает полного уничтожения в сточных водах болезнетворных бактерий. Поэтому после нее воду дезинфицируют жидким хлором или хлорной известью, озонированием, ультрафиолетовым излучением, электролизом или ультразвуком.

 

 

Методы очистки  при нефтяном загрязнении:

Для обнаружения и  исследования плёночных загрязнений  моря применяются пассивные и  активные датчики в ультрафиолетовом, видимом, инфракрасном и радио - диапазонах.

Применяется несколько методов ликвидации разлива нефти: механический, термический, физико-химический, биологический и Нефтесборные системы:

• Одним из главных методов ликвидации разлива  является механический сбор нефти. Наибольшая эффективность его достигается в первые часы после разлива. Это связано с тем, что толщина слоя нефти остается еще достаточно большой. (При малой толщине нефтяного слоя, большой площади его распространения и постоянном движении поверхностного слоя под воздействием ветра и течения процесс отделения нефти от воды достаточно затруднен.) Помимо этого осложнения могут возникать при очистке от ННП акваторий портов и верфей, которые зачастую загрязнены всевозможным мусором, щепой, досками и другими предметами, плавающими на поверхности воды.
• Термический метод, основанный на выжигании слоя нефти, применяется при достаточной толщине слоя и непосредственно после загрязнения, до образования эмульсий с водой.
• Физико-химический метод с использованием диспергентов и сорбентов рассматривается как эффективный в тех случаях, когда механический сбор ННП невозможен, например при малой толщине пленки или когда разлившиеся ННП представляют реальную угрозу наиболее экологически уязвимым районам.
• Биологический метод используется после применения механического и физико-химического методов при толщине пленки не менее 0,1 мм.
• Нефтесборные системы предназначены для сбора нефти с поверхности моря во время движения нефтесборных судов, то есть на ходу. Эти системы представляют собой комбинацию различных боновых заграждений и нефтесборных устройств, которые применяются также и в стационарных условиях (на якорях) при ликвидации локальных аварийных разливов с морских буровых или потерпевших бедствие танкеров.

 

Методы очистки  при радиоактивном загрязнении

Необходимо захоронение зараженной земли в специальных могильниках; биологические методы дезактивации (естественная дезактивация)

Массовое загрязнение  водоемов радионуклидами вынуждает  проводить их дезактивацию. Как правило, дезактивируют воду, используемую для питья. В воде могут быть как радиоактивные частицы, так и радионуклиды в растворенном виде. 
Способы очистки от радиоактивных частиц: самопроизвольное оседание, вынужденное оседание, фильтрация, в том числе через сорбенты. 
Способы очистки от растворенных радионуклидов: фильтрация, выпаривание, ионообменная адсорбция, мембранная технология.

 

Методы очистки  при загрязнении тяжелыми металлами

Механический сбор и удаление; снижение концентрации путем рассеивания. Удаление со дна водных объектов загрязненного слоя

 

Методы очистки  при механическом загрязнении

Механическая  очистка предполагает различные  способы улавливания отходов: решётки, сита, отстойники, ловушки различного характера.

 

Методы очистки при тепловом загрязнении

Вместо использования  в качестве охладителя воды из естественных водоёмов инженерами разработан метод, позволяющий решить данную проблему без вреда для окружающей среды.   Это   метод испарительных или охладительных башен.   Вместо спуска нагретой воды в реку электростанция перекачивает эту воду в нижнюю часть 90-150 метровой  охладительной башни со скошенными стенками.  Нагретая вода из труб разбрызгивается на водоуловитель и охлаждается, стекая через ряд перегородок и планок.  Вода скапливается в бассейне под днищем башни и вновь возвращается в конденсатор.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

       Чистая некогда вода принимает сейчас в год до 6 миллионов тонн отбросов, то есть груз 10 тысяч товарных поездов! В результате крушений гигантских танкеров и аварий на нефтепромыслах морская вода и побережье постоянно загрязняются нефтью, убивающая флору и фауну. Все чаще в прибрежных зонах гибнут колонии морских водорослей.

Неочищенные или плохо  очищенные сточные воды городов заражают речные системы бесчисленным множеством бактерий, опасных для живых организмов, некоторые химические продукты – смертельные яды, убивающие всё живое сразу или постепенно.                                                                                                                                                                                                                                                                                                      

Ещё хуже положение прудов и озёр. Речная вода, попадая в эти закрытые водоёмы или медленно пересекая их, отстаивается в них всякого рода отбросы. Излишек органических веществ, фосфатов и нитратов затрудняет самоочищение воды с помощью бактерий, а снижение содержания кислорода нарушает естественное равновесие. В озёрах и прудах скапливается черный ил, чудовищно размножаются и гниют микроскопические водоросли, поглощая всё больше и больше кислорода. Быстро разрастаясь, колонии водорослей столь же быстро погибают, насыщая озеро органическим веществом (процесс эвтрофикации).

Загрязнение морской  воды нефтепродуктами вызывает нарушение  фотосинтеза и водовоздушного обмена. неразличимой для глаз, кроме тех  случаев, когда она имеет радужный блеск.²

Для морских организмов и человека опасны более 30 химических элементов, большую часть которых составляют переходные и тяжёлые металлы, многие из которых могут накапливаться в организмах, достигая концентраций, в десятки, сотни тысяч раз превышающих их естественное содержание в морской воде.

 Большая часть акватории океанов используется в настоящее время, как самый дешёвый и потому повсеместно распространённый способ избавления от промышленных и бытовых отходов. Большие города сбрасывают туда массу органических отходов, либо недостаточно очищенных, превращая океаны в рассадки болезнетворных вирусов. В результате к средиземноморской воде ежегодно примешивается 300 тысяч тонн нефтепродуктов и других примесей, что составляет не менее 1% их общего сброса в Мировой океан.

 

 

           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы:

 

1. Люсьен Матье « Сбережем Землю».(1985г. изд. Прогресс).

 

2. В.Тимофеев, А.Кончиц «Человек и природа».( 1975г. изд. Знание).

 

3. Большая энциклопедия природы. Вода и воздух.(2002г. изд. Современная педагогика)

 

4.  Основы экологии. (Рецензенты Т.Д.Бойцова, Л.Л. Малесникова, кафедра «Техносферная и экологическая безопасность», ПГУПС, 2011 год Санкт – Петербург)

 

5.http://www.geogr.msu.ru/science/aero/acenter/int_sem7/Oil_pollution.htm

6. www.geogr.msu.ru

7. vodoprov.ru

8. referat.niv.ru 

9. library.fentu.ru

 

 

 

¹ Люсьен Матье « Сбережем Землю».(1985г. изд. Прогресс). с.49

² Люсьен Матье « Сбережем Землю».(1985г. изд. Прогресс). с.50