МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФФЕСИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САМАРСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕНЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ  ИМЕНИ АКАДЕМИКА С. П. КОРОЛЁВА» 
 
 
 

Кафедра экологии и безопасности жизнедеятельности 
 
 
 
 
 
 

РЕФЕРАТ  

по теме «Загрязнение гидросферы» 
 
 
 
 
 
 

                                                      Студент: Пуговкин

Самара 2008

Содержание:

Введение.

     Вода - одно из самых удивительных веществ на нашей планете. Мы можем видеть её в твёрдом (снег, лёд), жидком (реки, моря) и газообразном (пары воды в атмосфере) состояниях. 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. Вообще вода – инертный растворитель, то есть растворитель, который не изменяется под воздействием веществ, которые растворяет. Именно в воде когда-то зародилась жизнь на нашей планете. Благодаря мировому океану происходит терморегуляция на нашей планете. Без воды не может жить человек. Наконец, в современном мире вода – один из важнейших факторов, определяющих размещение производственных сил, а очень часто и средство производства. Итак, важность воды и гидросферы – водной оболочки Земли, невозможно переоценить. Именно сейчас, когда темпы роста водопотребления огромны, когда некоторые страны уже испытывают острый дефицит пресной воды, особенно остро стоит вопрос снижения загрязнения пресной воды.

        Проблемы чистой воды и охраны водных экосистем становятся все более острыми по мере исторического развития общества, стремительно увеличивается влияние на природу, вызываемого научно- техническим прогрессом.

     Загрязнение водной среды происходило на протяжение всей истории человечества: люди испокон веков использовали любую реку как сточную канаву. До последнего времени это не приносило большого вреда природе: органические отходы большей частью использовались в качестве удобрений, неорганических было сравнительно мало и они так или иначе использовались. Опасность для гидросферы возникла в XX вв с появлением крупных многомиллионных городов и развитием промышленности. За последние десятилетия большинство рек и озер мира было превращено в сточные канавы и отстойники нечистот. Несмотря на хорошие канализационные системы и гигантские поля орошения, о которых не слыхивали в XIX в. Несмотря на сотнемиллиардные вложения в очистные сооружения, которые в состоянии предотвратить превращение реки или озера в «зловонную жижу», но не в состоянии вернуть воде былую естественную чистоту: нарастающие объемы промышленных стоков и твердых отходов, растворяющихся в воде, оказываются сильнее самых мощных очистных агрегатов.

     Существование биосферы и человека всегда было основано на использовании воды. Человечество постоянно стремилось к увеличению водопотребления, оказывая на гидросферу огромное многообразное давление.

     На нынешнем этапе развития техносферы, когда в мире еще в большей степени возрастает воздействие человека на биосферу, а природные системы в значительной степени утратили свои защитные свойства, очевидно, необходимы новые подходы, осознание реальностей и тенденций, появившихся в мире в отношении природы в целом и ее составляющих. В полной мере это относится к осознанию такого страшного зла, каким является в наше время загрязнение и истощение поверхностных и подземных вод. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Опасность загрязнения гидросферы.

     Гидросфера - это совокупность океанов, морей, озер, прудов, болот и подземных вод, т.е. водная оболочка Земли.

      Гидросфера - самая тонкая оболочка нашей планеты, составляющая лишь 10-13% общей массы Земли. Около 80% - это морская вода, содержащая до 35 г/л солей. По подсчетам ученых количество пресной воды составляет всего 2,5% от всей воды на планете. При этом запасы пресной воды распределены крайне неравномерно: 72,2% - льды; 22,4% - грунтовые воды; 0,35% - вода в атмосфере; 5,05% - устойчивый сток рек и озер. На долю воды, которую мы можем использовать, приходится всего лишь 10-12% от всей воды, имеющейся на Земле.

        Опасность загрязнения воды в том, что человек в значительной мере состоит из воды и, чтобы оставаться человеком, он должен потреблять именно воду, которую в большинстве городов планеты трудно назвать пригодной для питья. Около половины населения развивающихся стран не имеет доступа к источникам чистой воды, вынуждена пить зараженную болезнетворными микробами и поэтому обречена на преждевременную гибель от эпидемических заболеваний.

     Перестает «быть водой» и морская вода: множество побережий омывается жидкостью с совсем иным химическим составом, нежели тот, который имела морская вода несколько десятилетий назад. Симптомы деградации флоры и фауны Мирового океана замечены исследователями на большой глубине даже вдали от побережий. А ведь Мировой океан - колыбель жизни и “фабрика погоды” на всей Земле. Если и дальше продолжать загрязнять его, то это скоро приведет невозможности существования жизни на нашей планете.

     Вода - необходимое условие жизни на Земле. Загрязнение водоёмов различными отходами затрудняет процессы самоочищения, что наряду с нехваткой пресной воды создают угрозу здоровью людей.

     Загрязнение воды может оказывать вредное воздействие на здоровье людей двумя путями:

   • возможно заражение человека  микробами, вирусными или паразитарными  возбудителями заболеваний (в  результате потребления недостаточно  обеззараженной питьевой воды  или других форм контакта с  водой);

   • возможно попадание в организм химических или радиоактивных веществ в связи с загрязнением питьевого водоисточника сточными водами, а также при аварийных ситуациях.

     Под загрязнением водоемов понимают снижение их биосферных функций и экологического значения в результате поступления в них вредных веществ.

     Загрязнение вод проявляется в изменении физических и органолептических свойств (нарушение прозрачности, окраски, запахов, вкуса), увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжелых металлов, сокращении растворенного в воде кислорода воздуха, появлении радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и других загрязнителей.

     Россия обладает одним из самых высоких водных потенциалов в мире — на каждого жителя России приходится свыше 30000 м³/год воды. Однако в настоящее время из-за загрязнения или засорения около 70% рек и озер России утратили свои качества как источника питьевого водоснабжения, в результате около половины населения потребляет загрязненную недоброкачественную воду.

     Нарушено исторически сложившееся равновесие в водной среде Байкала — уникальнейшем озере нашей планеты, которое, по подсчетам ученых, могло бы обеспечить чистой водой все человечество в течение почти полстолетия. Только за последние 15 лет загрязнено более 100 км³ байкальской воды. На акваторию озера ежегодно поступает более 500 т нефтепродуктов, 750 т нитратов, 13 тыс. т хлоридов и других загрязнителей. Ученые полагают, что только размеры озера и огромный объем водной массы, а также способность участвовать в процессах самоочищения спасают экосистему Байкала от полной деградации.

     Природные водоёмы не являются естественной средой обитания болезнетворных микроорганизмов. В отличие от них бытовые сточные воды всегда содержат различные микроорганизмы, часть которых может быть болезнетворными. О потенциальной опасности распространения с водой кишечных инфекций судят по присутствию в ней так называемых индикаторных микроорганизмов, прежде всего кишечной палочки коли. По гигиеническим нормативам в питьевой воде допускается присутствие в 1 л не более 3 кишечных палочек (коли-индекс - 3). Доказано, что после обеззараживания воды хлором, ультрафиолетовыми лучами, озоном или гамма-излучением при содержании в ней кишечной палочки порядка трёх в литре вода уже не содержит жизнеспособных микробных возбудителей брюшного тифа, дизентерии и других. Однако устойчивость болезнетворных вирусов выше, чем кишечной палочки. Это заставляет с осторожностью оценивать коли-индекс как показатель безопасности питьевой воды в отношении вируса инфекционного гепатита и других вирусов.   Полную уверенность в обеззараживании питьевой воды в настоящее время может дать только её кипячение.

Качество  воды в водопроводах выглядит следующим  образом:

% проб  воды в водопроводах, не отвечающих  гигиеническим нормам по санитарно-химическим показателям:

% проб  воды в водопроводах, не отвечающих  гигиеническим нормам по микробиологическим  показателям: 

     Чистая вода прозрачна, бесцветна, не имеет запаха и вкуса, населена множеством рыб, растений и животных. Загрязненные воды мутные, с неприятным запахом, не пригодны для питья, часто содержат огромное количество бактерий и водорослей. Система самоочистки воды (аэрация проточной водой и осаждение на дно взвешенных частиц) не срабатывает из-за переизбытка в ней антропогенных загрязнителей.

     Органические вещества, содержащиеся в сточных водах, разлагаются ферментами аэробных бактерий, которые поглощают растворенный в воде кислород и выделяют углекислый газ по мере усвоения органических остатков. Общеизвестными конечными продуктами распада являются углекислый газ и вода, но могут образовываться и многие другие соединения. Например, бактерии перерабатывают азот, содержащийся в отходах, в аммиак (NH3), который, соединяясь с натрием, калием или другими химическими элементами, образует соли азотной кислоты – нитраты. Сера преобразуется в сероводородные соединения (вещества, содержащие радикал -SH или сероводород H2S), которые постепенно переходят в серу (S) или в сульфат-ион (SO4–), также образующий соли.

     В водах, содержащих фекальные массы, растительные или животные остатки, поступающие с предприятий пищевой промышленности, бумажные волокна и остатки целлюлозы от предприятий целлюлозно-бумажной промышленности, процессы разложения протекают практически одинаково. Поскольку аэробные бактерии используют кислород, первым результатом распада органических остатков является уменьшение содержания кислорода, растворенного в принимающих стоки водах. Оно изменяется в зависимости от температуры, а также в некоторой степени – от солености и давления. Пресная вода при 20° C и интенсивной аэрации в одном литре содержит 9,2 мг растворенного кислорода. С повышением температуры воды этот показатель уменьшается, а при ее охлаждении – увеличивается. По нормативам, действующим при проектировании муниципальных очистных сооружений, для распада органических веществ, содержащихся в одном литре коммунальных сточных вод обычного состава при температуре 20°С, требуется примерно 200 мг кислорода в течение 5 дней. Это значение, называемое биохимической потребностью в кислороде (БПК), принято в качестве стандарта при расчетах количества кислорода, необходимого для очистки данного объема стоков. Величина БПК сточных вод предприятий кожевенной, мясообрабатывающей и сахарорафинадной промышленности гораздо выше, чем коммунальных стоков.   В мелких водотоках с быстрым течением, где вода интенсивно перемешивается, поступающий из атмосферы кислород компенсирует истощение его запасов, растворенных в воде. Одновременно углекислый газ, образующийся при разложении содержащихся в сточных водах веществ, улетучивается в атмосферу. Таким образом, сокращается срок неблагоприятного воздействия процессов разложения органики. И, наоборот, в водоемах со слабым течением, где воды перемешиваются медленно и изолированы от атмосферы, неизбежное уменьшение содержания кислорода и рост концентрации углекислого газа влекут за собой серьезные изменения. Когда содержание кислорода уменьшается до определенного уровня, происходит замор рыбы и начинают погибать другие живые организмы, что, в свою очередь, приводит к увеличению объема разлагающейся органики.

     Большая часть рыб гибнет из-за отравления промышленными и сельскохозяйственными стоками, но многие – и от недостатка в воде кислорода. Рыбы, как и все живые существа, поглощают кислород и выделяют углекислый газ. Если кислорода в воде мало, но высока концентрация углекислого газа, интенсивность их дыхания снижается (известно, что вода при высоком содержании угольной кислоты, т.е. растворенного в ней углекислого газа, становится кислой).

Основные  производства загрязняющие природные  водоемы 

Динамика  сброса загрязняющих веществ со сточными водами в природные водоемы 

2. Главные загрязнители  вод.

     Загрязнение воды – это изменения химического и физического состояния или биологических характеристик воды, ограничивающие дальнейшее ее употребление. При всех типах водопользования меняются либо физическое состояние (например, при нагревании), либо химический состав воды – при поступлении загрязняющих веществ, которые делятся на две основные группы: со временем изменяющиеся в водной среде и остающиеся в ней неизменными. К первой группе относятся органические компоненты бытовых стоков и большая часть промышленных, например отходы целлюлозно-бумажных предприятий. Вторую группу составляют многие неорганические соли, например сульфат натрия, который используется как краситель в текстильной промышленности, и неактивные органические вещества типа пестицидов.

     Установлено, что более 400 видов веществ могут вызвать загрязнение вод. В случае превышения допустимой нормы хотя бы по одному из трех показателей вредности: санитарно-токсикологическому, общесанитарному или органолептическому, вода считается загрязненной.

     Различают химические, биологические и физические загрязнители. Среди химических загрязнителей к наиболее распространенным относят нефть и нефтепродукты, СПАВ (синтетические поверхностно-активные вещества), пестициды, тяжелые металлы, диоксины и др. Очень опасно загрязняют воду биологические загрязнители, например вирусы и другие болезнетворные микроорганизмы, и физические — радиоактивные вещества, тепло и др.   Наиболее часто встречается химическое и бактериальное загрязнение. Значительно реже наблюдается радиоактивное, механическое и тепловое загрязнение.

     Химическое загрязнение — наиболее распространенное, стойкое и далеко распространяющееся. Оно может быть органическим (фенолы, нафтеновые кислоты, пестициды и др.) и неорганическим (соли, кислоты, щелочи), токсичным (мышьяк, соединения ртути, свинца, кадмия и др.) и нетоксичным. При осаждении на дно водоемов или при фильтрации в пласте вредные химические вещества сорбируются частицами пород, окисляются и восстанавливаются, выпадают в осадок, и т. д., однако, как правило, полного самоочищения загрязненных вод не происходит. Очаг химического загрязнения подземных вод в сильно проницаемых грунтах может распространяться до 10 км и более.

     Химикаты, растворенные в дождевой воде и поглощенные частицами почвы, в результате их вымывания попадают в грунтовые воды, а затем – в реки, дренирующие сельскохозяйственные угодья, где начинают накапливаться в рыбах и более мелких водных организмах. Хотя некоторые живые организмы и приспособились к этим вредным веществам, бывали случаи массовой гибели отдельных видов, вероятно, из-за отравления сельскохозяйственными ядохимикатами. Например, инсектициды ротенон и ДДТ и пестициды 2,4-D и др. нанесли сильный удар по ихтиофауне. Даже если концентрация ядовитых химикатов несмертельна, эти вещества могут привести к гибели животных или другим пагубным последствиям на следующей ступени трофической цепи. Например, чайки погибали после употребления в пищу больших количеств рыбы, содержащей высокие концентрации ДДТ, а некоторые другие виды птиц, питающиеся рыбой, в том числе белоголовый орлан и пеликан, оказались под угрозой вымирания вследствие снижения воспроизводства. Из-за попавших в их организм пестицидов яичная скорлупа становится настолько тонкой и хрупкой, что яйца бьются, а зародыши птенцов погибают.   Бактериальное загрязнение выражается в появлении в воде патогенных бактерий, вирусов (до 700 видов), простейших, грибов и др. Этот вид загрязнений носит временный характер.

     Весьма опасно содержание в воде, даже при очень малых концентрациях, радиоактивных веществ, вызывающих радиоактивное загрязнение. В процессе радиоактивного распада ядра атомов радиоизотопов испускают элементарные частицы и электромагнитное излучение. Этот процесс начинается одновременно с формированием радиоактивного химического элемента и продолжается до тех пор, пока все его атомы не трансформируются под воздействием радиации в атомы других элементов. Каждый радиоизотоп характеризуется определенным периодом полураспада – временем, за которое число атомов в любом его образце уменьшается вдвое. Поскольку период полураспада многих радиоактивных изотопов весьма значителен (например, миллионы лет), их постоянное излучение может в конце концов привести к ужасным последствиям для живых организмов, населяющих водоемы, в которые сбрасываются жидкие радиоактивные отходы.

       Известно, что радиация разрушает ткани растений и животных, приводит к генетическим мутациям, бесплодию, а при достаточно высоких дозах – к гибели. Механизм воздействия радиации на живые организмы до сих пор окончательно не выяснен, отсутствуют и эффективные способы смягчения или предотвращения негативных последствий. Но известно, что радиация накапливается, т.е. повторяющееся облучение малыми дозами может в конечном счете действовать так же, как и однократное сильное облучение.

     Наиболее вредны “долгоживущие” радиоактивные элементы, обладающие повышенной способностью к передвижению в воде (стронций-90, уран, радий-226, цезий и др.). Радиоактивные элементы попадают в поверхностные водоемы при сбрасывании в них радиоактивных отходов, захоронении отходов на дне и др. В подземные воды уран, стронций и другие элементы попадают как в результате выпадения их на поверхность земли в виде радиоактивных продуктов и отходов и последующего просачивания в глубь земли вместе с атмосферными водами, так и в результате взаимодействия подземных вод с радиоактивными горными породами.   Механическое загрязнение характеризуется попаданием в воду различных механических примесей (песок, шлак, ил и др.). Механические примеси могут значительно ухудшать органолептические показатели вод.

      Применительно к поверхностным водам выделяют еще их загрязнение (а точнее, засорение) твердыми отходами (мусором), остатками лесосплава, промышленными и бытовыми отходами, которые ухудшают качество вод, отрицательно влияют на условия обитания рыб, состояние экосистем.

      Тепловое загрязнение связано с повышением температуры вод в результате их смешивания с более нагретыми поверхностными или технологическими водами. Так, например, известно, что на площадке Кольской атомной станции, расположенной за Полярным кругом, через 7 лет после начала эксплуатации температура подземных вод повысилась с 6 до 19 °С вблизи главного корпуса. При повышении температуры происходит изменение газового и химического состава в водах, что ведет к размножению анаэробных бактерий, росту гидробионтов и выделению ядовитых газов — сероводорода, метана. Одновременно происходит “цветение” воды, а также ускоренное развитие микрофлоры и микрофауны, что способствует развитию других видов загрязнения. По существующим санитарным нормам температура водоема не должна повышаться более чем на 3 "С летом и 5 "С зимой, а тепловая нагрузка на водоем не должна превышать 12—17 кДж/м3.

      Перечень веществ промышленных сточных вод составляет тысячи наименований. Наиболее часто в них присутствуют растворители, детергенты, тяжёлые металлы, цианиды, минеральные и органические кислоты, азот- и хлор - содержащие вещества, соли, сульфиды, жиры, красители и пигменты, фенольные соединения, дубящие вещества. Многие из них обладают токсическими свойствами.

     Особую тревогу вызывает загрязнение питьевых водоисточников отходами сельскохозяйственного производства. Главным образом это сточные воды животноводческих комплексов, смытые талыми и дождевыми водами с полей удобрения, пестициды и гербициды. Типовой комплекс крупного рогатого скота на 10 тыс. голов даёт в виде отходов за сутки такое же количество органических веществ, как город с населением 160 тыс. человек, а свиноводческий комплекс - ещё больше. В сточных водах сельскохозяйственного производства могут присутствовать возбудители различных инфекционных болезней.

      В организации хозяйственно-питьевого водоснабжения важную роль играют подземные источники пресной воды. Они, как правило, чище, чем воды поверхностных водоисточников, и более безопасны для питья. Это обусловлено тем, что почва представляет собой эффективную очищающую систему. Загрязнение подземных пресных вод может произойти в результате аварийного разлива нефти и других жидкостей, вымывания растворимых веществ со свалок бытовых и промышленных отходов, просачивания сточных вод из шлако- и навозонакопителей.

      Морская вода - неблагоприятная среда для выживания болезнетворных микроорганизмов. Однако вблизи береговой линии в районах расположения больших городов в морской воде всё чаще встречаются возбудители инфекционных болезней. И связанно это с загрязнением морских побережий сточными водами.

      Загрязнение гидросферы в районах с интенсивной техногенной нагрузкой часто связано с миграцией химических элементов. Для предотвращения загрязнения подземных и поверхностных вод в ряде случаев возможно использование методов, основанных на создании техногенных геохимических барьеров. Это понятие введено А. И. Перельманом в 1976 г. Под ним понимается участок, где происходит резкое уменьшение интенсивности техногенной миграции и, как следствие, концентрация элементов.  

      В связи с быстрыми темпами урбанизации и несколько замедленным строительством очистных сооружений или их неудовлетворительной эксплуатацией водные бассейны и почва загрязняются бытовыми отходами. Особенно ощутимо загрязнение в водоемах с замедленным течением или непроточных (водохранилища, озера).   
 
 
 
 

Главные загрязнители воды.

В таблице  представлены основные составляющие поступления  загрязняющих веществ в Верхнюю Волгу с ее водосборной площади, тонн в год.