Механическое загрязнение гидросферы


Ты — величайшее в мире богатство, но и самое непрочное — ты, столь чистая в недрах земли. Можно умереть подле источника, если в нем есть примесь магния. Можно умереть в двух шагах от солончакового озера. Можно умереть, хоть и есть два литра росы, если в нее попали какие-то соли. Ты не терпишь примесей, не выносишь ничего чужеродного, ты — божество, которое так легко спугнуть…
Но ты даешь нам бесконечно простое счастье. (Антуан де Сент-Экзюпери Планета людей, VII. В сердце пустыни. Пер. с фр. Норы Галь)

Вода – одно из наиболее важных веществ на Земле, от которого зависит состояние животного и растительного мира. Это самая распространенная неорганическая составляющая живой материи. У человека вода составляет 63% массы тела, у грибов – 80%, у медуз – 98%, в растениях содержится до 95% воды. Семена растений, в которых содержание воды не превышает 10%, представляют собой формы замедленной жизни. Такое же явление – ангидробиоз – наблюдается у некоторых видов беспозвоночных, которые при неблагоприятных внешних условиях могут потерять большую часть воды из своих тканей и сохранить жизнеспособность.

Вода в природе находится в непрерывном круговороте – все время расходуется и возобновляется.

Роль воды


Вода играет существенную роль как в биологических процессах, так и в климатических. Вода является универсальным растворителем химических веществ. Значительная роль воды на планете обусловлена ее физическими свойствами.

Вода обладает большой теплоемкостью 4,18 Дж/г·К (теплоемкость воздуха 1,009 Дж/г·К). В природных условиях вода медленно остывает и медленно нагревается, являясь регулятором температуры на Земле.

Плотность воды максимальна при 3,98°C и составляет 1,0 г/см3. Плотность воды уменьшается как при повышении, так и при понижении температуры. Эта аномалия обусловливает возможность жизни в водоемах, замерзающих в зимнее время. Так как лед легче воды (его плотность ниже), он располагается на поверхности и защищает лежащие ниже слои воды от промерзания. При дальнейшем понижении температуры увеличивается толщина слоя льда, но температура воды подо льдом остается на уровне ~4°C, что позволяет водным организмам сохранять жизнь.

Основные источники загрязнения гидросферы

Загрязнение вод проявляется в изменении физических и органолептических свойств, увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжелых металлов, сокращении растворенного в воде кислорода, появлении радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и других загрязнителей. Подсчитано, что ежегодно в мире сбрасывается более 420 км3 сточных вод.

Основными источниками загрязнения гидросферы являются:


  • промышленные сточные воды;
  • хозяйственно-бытовые сточные воды;
  • дренажные воды с орошаемых земель;
  • сельскохозяйственные поля и крупные животноводческие комплексы;
  • водный транспорт.

Все загрязнители сточных вод подразделяются на три группы:

  1. биологические загрязнители: микроорганизмы – вирусы, бактерии; растения – водоросли; дрожжи, плесневые грибки;
  2. химические загрязнители: наиболее распространенными загрязнителями являются нефть и нефтепродукты, СПАВ, пестициды, тяжелые металлы, диоксины, фенолы, аммонийный и нитритный азот и др.;
  3. физические загрязнители: радиоактивные элементы, взвешенные твердые частицы, шлам, песок, ил, тепло и др.

Виды загрязнения воды

Химическое загрязнение может быть органическим (фенолы, пестициды), неорганическим (соли, кислоты, щелочи), токсичным (ртуть, мышьяк, кадмий, свинец), нетоксичным. Эвтрофикация – явление, связанное с поступлением в водоемы большого количества биогенных элементов (соединений азота и фосфора) в виде удобрений, моющих веществ, отходов животноводства.

В России концентрации загрязняющих веществ превышают ПДК во многих водных объектах (табл. 6). При осаждении на дно водоемов вредные вещества сорбируются частицами пород, окисляются – восстанавливаются, выпадают в осадок. Однако, как правило, полного самоочищения не происходит.


Бактериальное загрязнение выражается в появлении в воде патогенных бактерий, вирусов, простейших, грибов и т.д.

Физическое загрязнение может быть радиоактивным, механическим, тепловым.

Очень опасно содержание в воде радиоактивных веществ даже в малых концентрациях. Радиоактивные элементы попадают в поверхностные водоемы при сбрасывании в них радиоактивных отходов, захоронении отходов и т.д. В подземные воды радиоактивные элементы попадают в результате их выпадения с осадками на поверхность земли и последующего просачивания вглубь земли, либо в результате взаимодействия подземных вод с радиоактивными горными породами.

Механическое загрязнение характеризуется попаданием в воду различных механических примесей (шлам, песок, ил и др.), которые могут значительно ухудшать органолептические показатели.

Тепловое загрязнение связано с повышением температуры природных вод в результате их смешивания с технологическими водами. Температура сточных вод ТЭС, АЭС выше температуры окружающих водоемов на 10ºC. При повышении температуры происходит изменение газового и химического состава в водах, что ведет к размножению анаэробных бактерий, выделению ядовитых газов – Н2S, СН4. Происходит цветение воды, ускоренное развитие микрофлоры и микрофауны.

Экозащитные мероприятия

Для защиты поверхностных вод от загрязнения предусматриваются следующие экозащитные мероприятия.


  • Развитие безотходных и безводных технологий, внедрение систем оборотного водоснабжения – создание замкнутого цикла использования производственных и бытовых сточных вод, когда сточные воды все время находятся в обороте, и попадание их в поверхностные водоемы исключено.
  • Очистка сточных вод.
  • Очистка и обеззараживание поверхностных вод, используемых для водоснабжения и других целей.

Главный загрязнитель поверхностных вод – сточные воды, поэтому разработка и внедрение эффективных методов очистки сточных вод является актуальной и экологически важной задачей.

Способы очистки сточных вод

  • Механическая очистка
  • Физико-химическая очистка
  • Биологическая очистка

Механическая очистка

Используется для удаления из сточных вод взвешенных веществ (песок, глинистые частицы, волокна и т.д.). В основе механической очистки лежат четыре процесса:

  • процеживание,
  • отстаивание,
  • обработка в поле действия центробежных сил,
  • фильтрование.

Процеживание реализуют в решетках и волокноуловителях. Применяют для удаления из сточных вод крупных и волокнистых включений (сточные воды целлюлозно-бумажной и текстильной промышленности). Ширина зазоров составляет 10–20 мм.


Отстаивание основано на свободном оседании примесей с плотностью ρ > ρ воды или всплытии примесей с ρ < ρ воды. Процесс реализуется в песколовках, отстойниках, жироуловителях.

Песколовки используют для очистки сточных вод от частиц металла и песка размером более 250 мкм.

Отстойники используют для очистки сточных вод от более мелких взвешенных частиц или жировых веществ, нефтепродуктов.

Очистка сточных вод в поле действия центробежных сил осуществляется в гидроциклонах и центрифугах. Механизм действия аналогичен механизму действия газоочистных циклонов.

Фильтрование используют для очистки сточных вод от тонкодисперсных примесей с малой их концентрацией. В основном используется два типа фильтров: зернистые – в качестве фильтроматериала применяют кварцевый песок, дробленый шлак, гравий, сульфоуголь и др.; тканевые – фильтровальные перегородки изготавливаются из хлопчатобумажных материалов, шерстяных, керамических.

Физико-химические методы очистки

Применяются для удаления из сточных вод растворимых примесей, а в ряде случаев – для удаления взвешенных веществ.

Флотация заключается в обволакивании частиц примесей (маслопродуктов, мелкодисперсных взвесей) мелкими пузырьками воздуха, подаваемого в сточную воду, и поднятии их на поверхность, где образуется слой пены. В случае электрофлотации пузырьки газа образуются в результате электролиза воды при пропускании электрического тока (водород, кислород).


Коагуляция – это физико-химический процесс укрупнения мельчайших коллоидных и дисперсных частиц под действием сил молекулярного притяжения. В качестве коагулянтов применяют сульфат алюминия, хлорид железа. Если необходимые для коагулирования ионы алюминия или железа получают электрохимическим путем (электролизом), то такой процесс называют электрокоагуляцией.

Реагентный метод заключается в том, что обработка сточных вод проводится химическими веществами – реагентами, которые, вступая в химическую реакцию с растворенными токсичными примесями, образуют нетоксичные или нерастворимые осадки. Например, для очистки фторсодержащих вод применяют гидроксид кальция, хлорид кальция. В результате химической реакции с токсичными соединениями фтора образуется плохо растворимый фторид кальция CaF2, который может быть удален из воды отстаиванием.

Нейтрализация – разновидность реагентного метода, предназначена для снижения концентрации свободных Н+ или ОН––ионов до установленных значений, соответствующих рН = 6,5–8,5. Нейтрализация кислых сточных вод осуществляется добавлением растворимых щелочей NaOH, Ca(OH)2, Mg(OH)2, а щелочных – добавлением кислот (соляной, серной).

Экстракция основана на перераспределении примесей сточных вод в смеси двух взаимонерастворимых жидкостей (сточной воды и органической жидкости). Используется для выделения фенолов, жирных кислот, цветных металлов – меди, никеля, цинка, кадмия и др.


Ионообменная очистка заключается в пропускании сточной воды через ионообменные смолы, которые содержат подвижные и способные к обмену ионы – катионы (чаще Н+) или анионы (чаще ОН–). При прохождении сточной воды через смолы подвижные ионы смолы заменяются на ионы токсичных примесей соответствующего знака.

В последние годы активно разрабатываются новые эффективные методы очистки сточных вод:

  • озонирование,
  • мембранные процессы очистки (ультрафильтрация, электродиализ),
  • электроразрядные методы обработки воды,
  • магнитная обработка и др.

Биологическая очистка

Биологическая очистка сточных вод основана на способности микроорганизмов использовать растворенные и коллоидные органические и некоторые неорганические соединения (H2S, NH3, нитриты и др.) в качестве источника питания в процессах своей жизнедеятельности. При этом органические соединения окисляются до воды и углекислого газа. Биологическую очистку ведут в естественных условиях (поля орошения, поля фильтрации, биологические пруды) или в специальных искусственных сооружениях – аэротенках, биофильтрах.

Аэротенки – это открытые резервуары, через которые медленно протекают сточные воды, смешанные с активным илом.

Биофильтр – сооружение, заполненное загрузочным материалом (шлак, щебень, керамзит, гравий и т.п.), на поверхности которого развивается биологическая пленка из микроорганизмов.

Источник: www.edu.severodvinsk.ru

Типы загрязнения


Грязная вода опасна для здоровья — в ней содержаться вредные примеси, способные нанести серьезный вред организму. Загрязнение водных ресурсов негативно влияет на общее состояние экосистем и иногда приводит к их полному уничтожению.

чистая вода

Выделяют два типа загрязнения воды:

  1. Природное — поступление токсических веществ в воду из естественных источников. К ним относят извержения вулканов, продукты жизнедеятельности организмов, живущих в водном пространстве, разрушение горных пород.
  2. Антропогенное — возникает вследствие хозяйственной деятельности людей. Его влияние на состояние воды гораздо серьезнее в сравнении с естественными источниками.

Активное развитие промышленности, сельского хозяйства и сферы добычи природных ископаемых приводит к ухудшению качества водных ресурсов — меняется их химическое и физическое состояние, что делает воду непригодной для употребления. Сегодня нехватка питьевой воды компенсируется за счет водоочистного оборудования, но по прогнозы ученых на будущее неутешительны. Скоро этого будет недостаточно, и человечество столкнется с серьезной проблемой.

Антропогенное загрязнение разделяют на несколько видов в зависимости от источника проблемы. Изучим их более детально.

Сточные воды


Промышленные и сельскохозяйственные стоки содержат много вредных веществ, которые негативно влияют на качество и состав воды. Проблема усугубляется из-за недостаточного уровня их очистки, особенно остро стоит этот вопрос в странах третьего мира. Там регулярно вспыхивают эпидемии различных кишечных заболеваний по причине чрезмерной загрязненности водных ресурсов.

Заболеть можно не только при употреблении грязной воды в пищу — иногда бывает достаточно помыть ей овощи или фрукты. Особую опасность представляют морепродукты, выловленные из загрязненных водоемов.

Сточные воды бывают:

  • бытовые;
  • промышленные;
  • сельскохозяйственные.

Под первыми подразумеваются те, которые образуются в результате жизнедеятельности человека, — отходы хозяйственного и бытового происхождения. К ним относятся химические моющие средства, фекалии и прочие.

Промышленные стоки возникают во время различных технологических процессов на предприятиях.

Этот вид наиболее опасен для состояния гидросферы и окружающей среды в целом, так как такие воды содержат множество опасных и токсичных примесей. Они должны в обязательном порядке подвергаться тщательной очистке. В противном случае промышленные стоки способны нанести огромный вред экологии. Многие вещества не разлагаются в воде. Они накапливаются в водоемах, что приводит к гибели их обитателей.


В сельском хозяйстве регулярно используются пестициды, инсектициды и минеральные удобрения, которые во время сильных дождей стекают с полей в реки и озера.

загрязнение воды сельским хозяйством

Попадая в водоемы, они накапливаются в планктоне, рыбе, водорослях, в итоге по пищевой цепочке попадают в организм человека.

Механическое загрязнение

Представляет собой засорение поверхностных вод твердыми примесями — песок, шламы и т. д. При сжигании органического топлива и производстве стройматериалов образуются фосфаты, ртуть, свинец, пыль. Они оседают на земле, после чего попадают в водооборотную систему во время дождей и таяния снега. Также причиной механического загрязнения воды и ухудшения ее качеств являются твердые отходы и остатки лесосплава.

Попадание мусора в водоемы изменяет физико-химические и органолептические свойства. Для очистки вод от твердых частиц используют различные методы:

  • пропускание через сито;
  • фильтрация;
  • отстаивание.

Все фильтры работают по общему принципу — крупные детали задерживаются, затем удаляются.

Влияние нефтепродуктов

Один из основных видов загрязнения гидросферы — разлив нефти и нефтепродуктов. Происходит это по следующим причинам:

  1. Утечка при транспортировке вещества по трубопроводам и наземными транспортными средствами.
  2. Работы на нефтяных терминалах, расположенных в морских водах.
  3. Катастрофы на нефтяных танкерах и буровых платформах.
  4. Просачивание нефти с морского дна через трещины и разломы в местах залежей полезного ископаемого.

загрязнение воды

Особенно опасны разливы во время аварии на танкерах — маслянистое нефтяное пятно покрывает огромные площади и не пропускает кислород.

В результате этого обитатели акватории задыхаются и погибают. На месте таких разливов образуется мертвая зона, состав воды меняется, она становится непригодной ни для каких нужд.

Радиоактивное загрязнение

Радиоактивные осадки попадают в поверхностные и подземные воды следующим образом:

  • из атмосферы, после проведения ядерных испытаний;
  • через стоки радиоактивных жидких отходов с атомных электростанций и промышленных предприятий;
  • при авариях на морском транспорте, работающем на атомных двигателях;
  • при сбросах отходов с судовых реакторов.

Во время ядерных испытаний радиоактивные частицы способны перемещаться на огромные расстояния. После попадания в стратосферу они накапливаются в ней и выпадают на поверхность земли и в водоемы в виде кислотных дождей.

Радиоактивные вещества отличаются устойчивостью к распаду. Попадая в водоемы, они скапливаются в организме рыб. Употребление в пищу зараженных морских обитателей представляет серьезную опасность для людей. Особый риск несут элементы, подвижные в воде, — стронций, уран, радий.

Химическое загрязнение

Отравление химическими веществами — распространенный вид загрязнения природных вод. Элементы и соединения, которых не должно быть в воде, встречаются в ней повсеместно. Они изменяют ее химический состав.

Основой источник такого загрязнения — стоки сельского хозяйства и промышленных предприятий. В них встречаются соединения ртути, фтора, меди и прочих вредных веществ. Повышение их предельно допустимой концентрации в воде приводит к гибели обитателей акваторий.

Нарушение процессов фотосинтеза — еще одно негативное последствие химического загрязнения воды. Мелкие частицы плотным слоем скапливаются на водной поверхности и мешают проникновению солнечных лучей.

загрязненная река яуза

С отходами от сельского хозяйства в воду поступает много щелочей и солей. Это меняет кислотную среду водоемов, после чего они становятся непригодны для существования в них различных организмов.

Биологическое загрязнение

Отходы жизнедеятельности человека и животных, бактерии и вирусы при попадании в воду образуют патогены. Они размножаются в водной среде и организмах, в ней обитающих. При достижении критического уровня содержания таких веществ вода становится опасной для употребления.

Одно из вероятных последствий — тяжелое кишечное отравление. К этому приводит плохая очистка промышленных стоков и неграмотное размещение отходов пищевой промышленности и сельского хозяйства.

Заключение

Предотвратить заражение гидросферы поможет только бережное и внимательное отношение к ней. Главная проблема сегодня — недостаточно качественная очистка стоков и отсутствие системы фильтрации на предприятиях. Выбросы загрязненных жидких отходов, если не принять меры по их очистке, могут стать одной из ведущих причин экологической катастрофы.

Источник: musorish.ru

Основные источники загрязнения гидросферы

Водные ресурсы загрязняются естественным путем во время и после природных катаклизмов, или в результате антропогенной деятельности. Загрязнители воды классифицируют по группам, видам. Такое деление необходимо для разработки экологических проектов по очистке природных ресурсов.

Механическое загрязнение гидросферы

Естественные источники загрязнения водоемов

На земле постоянно изменяется рельеф: подвижки тектонических плит вызывают землетрясения, активизируются вулканы. Загрязнение воды происходит в период сильных ливней, ураганов. Есть и другие естественные источники загрязнения подземных и наземных источников воды, открытых водоемов:

  • отходы жизнедеятельности живых существ (фекальные массы, биологические жидкости);
  • продукты разложения природного биоматериала: останков животных, растений;
  • смыв прибрежных почв в период выпадения осадков;
  • попадание солей, кислот из подземных минеральных источников;
  • гидротермальные гейзеры выбрасывают загрязнители в атмосферу.

Все эти естественные источники загрязнения воды оказывают влияние на биосферу, происходит видовое изменение флоры и фауны. Глобального загрязнения гидросистемы не происходит, потому что природа запускает механизмы самоочистки, постепенно вода очищается естественным образом на биологическом, физическом уровне без вмешательства человека. Этому способствует круговорот воды в природе. Во время испарения происходит самофильтрация влаги. Осадки пополняют запасы водных ресурсов.

Загрязнение воды человеком

Глобальный характер носит загрязнение поверхностных вод человеком:

  • в бытовой деятельности;
  • при производстве продуктов питания (животноводство, растениеводство с использованием минеральных удобрений, пестицидов, ядохимикатов);
  • на состояние гидросферы влияют газодымные выбросы, они вместе с осадками оседают на почве;
  • при добыче полезных ископаемых, пагубные последствия возникают после разливов нефти во время аварий в акваториях прибрежных вод, во время транспортировки, до 30% Мирового океана покрыто маслянистой пленкой;
  • индустриального характера, это промышленные стоки, вредные выбросы в атмосферу.
Механическое загрязнение гидросферы

Источники загрязнения поверхностных и подземных вод различаются по области воздействия:

  • механические носят поверхностный характер, это самые безобидные, легко устраняемые загрязнения;
  • в химических присутствуют токсины, органические и минеральные вещества, оказывающие пагубное воздействие на животных, растения, микроорганизмы;
  • биологические вызывают развитие болезнетворных микробов, бактерий, грибков, некоторые колиформные бактерии в воде существуют в жидкой среде от 3 месяцев до года, становятся истопником загрязнения;
  • к физическим относятся стоки из охлаждающих контуров, всевозможные вибрации, ультразвук, влияющие на нервную систему представителей фауны;
  • радиоактивные содержат нуклиды, они поступают из мест захоронения отходов АЭС, производства ядерного оружия, с рудников по добыче урановой руды.

Источники загрязнения подземных вод, открытых водоемов являются различные стоки, они классифицируются по происхождению:

  • промышленные включают отходы производственного цикла, бытовые стоки;
  • городские фекальные и хозяйственные сточные потоки, поступающие в систему канализации;
  • твердые отходы, разлагающиеся и растворяющиеся в процессе хранения;
  • стоки с промышленных, строительных площадок, городских улиц, с/х объектов, полей;
  • оползни, лавины, селевые и паводковые потоки, сметающие все на своем пути;
  • стоки с промышленных, пассажирских судов хозяйственного и бытового характера;
  • тепловые стоки с электростанций.

Угрозу для людей, животных представляют источники загрязнения гельминтами пищи воды предметов обихода, они попадают в почву:

Механическое загрязнение гидросферы
  • вместе с необеззараженными канализационными стоками;
  • из навоза, вывозимого на поля для удобрения;
  • отходов животноводства;
  • переработки продуктов питания.

Гельминты попадают в водоемы с талыми водами, бытовыми, ливневыми и паводковыми стоками, твердыми отходами.

Чем опасно загрязнение гидросферы для живых организмов

Засорение и загрязнение Мирового океана снижает численность его обитателей. Под угрозой вымирания многие виды млекопитающих, рептилий, рыб, простейших. Снижается площадь рифов. Мировой океан – резерв природного белка, при изменении состава воды нарушится биологический баланс.

Загрязнение пресной воды опасно не только для наземных растений и животных, но и для человека. Развиваются тяжелые заболевания, возрастает уровень смертности. В зависимости от индекса загрязнения воды, определяют сферу использования водных ресурсов. Определяющие показатели:

  • уровень кислотности;
  • превышение предельно-допустимых концентраций по вредным компонентам;
  • наличие патогенных микроорганизмов;
  • характеристики цвета и мутности;
  • радиоактивное загрязнение воды.
Механическое загрязнение гидросферы

Для хозяйственно-бытовых нужд используются открытые водоемы, подземные источники (скважины). Из-за высокого уровня загрязнения многие из них не пригодны для питья, купания. Качество воды определяют по степени важности водохранилищ. Как проявляется загрязнение воды продуктами хозяйственной деятельности в зависимости от вида загрязнителя.

Нейротоксичное воздействие

На нервную систему влияют токсины, они приводят к поражениям разной степени. Фиксируются суициды, поведенческие нарушения у представителей животного мира. Млекопитающие проявляют несвойственную им агрессию. Причинами нейротоксических поражений считают массовый выброс морских обитателей: дельфинов, китов.

Канцерогенный эффект

Доказано влияние канцерогенов на развитие раковых клеток у людей и животных. При употреблении зараженной воды риск перерождения здоровых клеток в патологические возрастает. Многие канцерогены способны накапливаться в тканях.

Генотоксичность загрязнителей воды

Некоторые загрязнители способны вызывать мутации живых организмов, они нарушают цепочку ДНК. Генные изменения наследуются, происходит видовое изменение, фиксируются патологические физиологические нарушения.

Репродуктивные нарушения

Из-за токсических, химических поражений представители фауны теряют способность к оплодотворению, вынашиванию потомства. Нарушается репродуктивная функция живых организмов. Заражение воды может стать причиной вымирания биологических видов.

Нарушения энергообмена

В водоемах, где берут воду для охлаждения энергогенераторных турбин, повышается среднегодовая температура воды. Такое изменение оказывает пагубное влияние на некоторые виды микроорганизмов, животных. Тепловое загрязнение воды приводит к изменению жизненных циклов флоры и фауны.

Мировое сообщество обеспокоено сохранением водных ресурсов. Уменьшение загрязнения речных вод позволит сохранить видовое разнообразие биосферы. Ужесточаются требования к токсичности и загрязнению промышленных стоков, вредных выбросов. На государственном уровне стимулируются собственники, использующие воду по замкнутому циклу. Разрабатываются новые технологии очистки воды.

Источник: VodaVoMne.ru


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.