В зависимости от степени и характера загрязнения применяют механические, химические и биологические методы очистки.
Тема: Вода, ее физические и химические свойства, гигиеническое и экологическое значение
Д/З С.108-126
Вода. Физические свойства
Вода – самое распространенное вещество. Моря и океаны занимают 71% поверхности земного шара. Однако в последнее время возник дефицит пресной воды, т.к. соленые воды используются людьми мало, а пресная вода используется для орошения и в промышленности.
Плотность. В воде вес всех организмов облегчается, и многие организмы парят в воде, не опускаясь на дно. Но плотность воды затрудняет движение, поэтому организмы должны иметь хорошо развитую мускулатуру для быстрого плаванья. С глубиной давление сильно растет – глубоководные обитатели переносят давление. Вода обладает наибольшей плотностью при t 40С (1 г/см3), поэтому зимой водоемы не промерзают. Молекулы воды обладают полярностью и притягиваются друг к другу разноименными полюсами, образуя ассоциации за счет водородных связей. Наибольшей устойчивостью обладают удвоенные молекулы воды, которые имеют 2 водородные связи. Молекулы воды устойчивы к нагреванию, только при t 10000С пар начинает диссоциировать на Н и О2.
Свет. Проникает на небольшую глубину. Поэтому растения существуют только в верхних горизонтах. На больших глубинах животные обитают в полном мраке.
Температурный режим. Колебания температуры в воде сглажены, водные обитатели не приспосабливаются к сильным морозам и жаре.
|
|
|
Ограниченное количество кислорода. Растворимость его не очень велика и уменьшается при загрязнении или нагревании. Поэтому в водоемах бывают заморы от нехватки кислорода.
Солевой состав. Полярность молекул и способность образовывать водородные связи делают воду хорошим растворителем для огромного количества неорганических и органических веществ. Большинство химических реакций представляет собой взаимодействие между растворимыми в воде веществами. Под действием ферментов вода вступает в реакции гидролиза, при которых к свободным валентностям различных молекул присоединяются ОН- и Н+ воды. Вода образует основу внутренней среды живых организмов. Вода обеспечивает приток веществ в клетку и их удаление через наружную клеточную мембрану (транспортная функция).
- Вода является теплорегулятором. За счет хорошей теплопроводности и большей теплоемкости воды, при изменении t окружающей среды, внутри клетки t остается неизменной или ее колебания оказываются значительно меньшими, чем в окружающей среде.
- Вода является донором электронов и протонов в энергетическом обмене. Вода участвует в образовании высших структур биологических макромолекул. Клеточный метаболизм зависит от баланса свободной и связанной воды.
|
|
|
- Вода обладает большой теплоемкостью. Удельной теплоемкостью воды называют количество теплоты, которое необходимо, чтобы поднять температуру 1 кг воды на 10. Вода – единственное вещество, обладающее в жидком состоянии большей плотностью, чем в твердом. На поверхности воды существует поверхностное натяжение.
Водоем – сложная живая система, где обитают растения, животные и микроорганизмы, которые постоянно размножаются и отмирают, что обеспечивает самоочищение водоемов.
Состав природной воды:
5 групп веществ:
1. главнейшие ионы (катионы: Na+, Ca2+, Mg2+, Mn2+, Fe2+, Fe3+, K+),
2. анионы (HCO3-, SO42- , Cl-, CО32-, SO32-, S2О3-),
3. растворенные газы (CО2 О2 N2 H2S CH4),
4. биогенные вещества (NH3 – аммиак, нитриты, нитраты, P, Si),
5. микроэлементы (I, F, Cu, Br, CO, Ni).
Природные воды по содержанию анионов делят:
- карбонатные,
- гидрокарбонатные,
- сульфатные,
- хлоридные.
По содержанию катионов:
- кальциевая,
- магниевая,
- натриевая вода.
Содержание в воде солей влияет на коррозию металлических, бетонных и каменных материалов. Минерализация речной воды – 200-1000 мг/л, озерной – 15-300 мг/л, морской – 3500 мг/л.
Показателем поступления в воду органических веществ являются хлориды, аммиак и нитраты. Загрязнение воды органикой сопровождается увеличение анаэробных и аэробных бактерий и грибов. Аммиак (ПДК – 2 мг/л) говорит о свежем загрязнении воды. В глубоких подземных водах возможно присутствие аммиака, который образуется за счет восстановления нитратов при отсутствии О2. В болотистых и торфяных водах содержание аммиака не является показателем загрязнения (аммиак растительного происхождения).
|
|
|
Нитриты (KNO 2 , HNO 2 ) - продукты окисления аммиака в процессе нитрификации, указывают на давность загрязнения.
Нитраты (ПДК – 10 мг/л) – конечный продукт минерализации.
Если аммиак, нитраты и нитриты присутствуют одновременно – вода опасна в эпидемическом отношении.Нитраты (Ca(NO3)2, NaNO3, KNO3) могут содержатся за счет растворения почвенных солей, минеральных удобрений, селитры. Нитраты – предшественники образования канцерогенных веществ – нитрозаминов. Они снижают резистентность организма к воздействию мутагенных и канцерогенных факторов.
Хлориды – показатель бытового загрязнения (ПДК – 20-30 мг/л). В местах с солончаковой почвой в подземных водах присутствуют хлориды солевого происхождения. Колодцы и каптажи не должны быть загрязнены органическими веществами. Они должны располагаться на незагрязненных возвышенных участках, удаленных не менее чем на 50 м от уборных, выгребных ям, сетей канализаций, скотных дворов, кладбищ, складов удобрений и ядохимикатов.
|
|
|
Жизненные формы гидробионтов .
В толще воды (пелагиаль): 1. планктон – не способные к активному движению организмы (водоросли, простейшие, рачки), не способны противостоять токам воды. Криопланктон (жгутиконосцы) – население талой воды, образуется под лучами солнца в трещинах льда и пустотах снега.
2. нектон – крупные животные, двигательная активность которых достаточна для преодоления водных течений (рыбы, кальмары, млекопитающие).
3. плейстон – организмы, часть тела которых находится в воде, а часть над поверхностью (ряска, брюхоногие моллюски, рыбы).
4. бентос (бактерии, актиномицеты, водоросли и грибы, простейшие, губки, кораллы, кольчатые черви, ракообразные, иглокожие, личинки насекомых) обитает на поверхности грунта (эпибентос ) и в его толще (эндобентос),в зоне контакта водной толщи с дном находится пелагобентос .
5. перифитон – обрастатели – все организмы, обитающие на плотных субстратах за пределами придонного слоя воды (двустворчатые и усоногие моллюски, губки).
6. нейстон – организмы живущие в приповерхностном слое воды. На поверхности водной пленки – эпинейстон (клопы-водомерки, мухи) или под ней – гипонейстон (веслоногие рачки, молодь рыбы, насекомые, личинки моллюсков).
Самостоятельно заполните таблицу «Характеристика жизненных форм гидробионта»
| Название жизненной формы гидробионта | пример | Описание, характеристика |
| 1. планктон | ||
| 2. нектон | ||
| 3. плейстон | ||
| 4. бентос | ||
| 5. перифитон | ||
| 6. нейстон |
Гигиеническое значение воды
Тело человека на 70% состоит из воды и гибель при потере 20% неизбежна, так как вода находится в жидкостях тела, является компонентом крови и лимфы, участвует в процессах пищеварения, синтеза живого вещества и обменных процессах (поддержание водно-солевого баланса). При обезвоживании нарушается деятельность сердечно-сосудистой и нервной системы, снижается работоспособность, ухудшается самочувствие, появляется слабость, ухудшается самочувствие. В сутки человек должен употреблять около 1,5-2,5 л жидкости. Кроме того, вода необходима для поддержания в чистоте тела и предметов обихода. Вода необходима для предприятий пищевой промышленности, общественного питания, для проведения физкультурных мероприятий, для мойки улиц и полива зеленых насаждений.
Круговорот воды в природе
Вода испаряется и воздушными течениями переносится на большие расстояния. Выпадая на поверхность суши в виде осадков, она способствует разрушению горных пород, делает их недоступными для растений и микроорганизмов, размывает верхний почвенный слой и уходит вместе с растворенными в ней химическими веществами и взвешенными частицами в моря и океаны. Часть атмосферных осадков, особенно в местах с развитым растительным покровом, впитывается в почву и образует долговременный запас подземных вод. Пресная вода накапливается в ледниках и снежниках полярных и высокогорных областей. Циркуляция воды между океаном и сушей представляет собой важнейшее звено в поддержании жизни на Земле. Благодаря этому процессу происходит постепенное разрушение литосферы и перенос ее компонентов в атмосферу. Гидрологический цикл играет существенную роль в формировании температурного фона, тепло поглощается при таянии льда и выделяется при замерзании воды.
2. Загрязнение водоемов вследствие сброса в реки отходов промышленного и химического производства (целлюлозно-бумажные, металлургические, нефтеперерабатывающие предприятия, текстильные фабрики) и коммунальных сточных вод. Бактериальное загрязнение и ядовитые химические вещества (фенолы) приводят к омертвению водоемов. Вредные последствия имеет молевой сплав леса по рекам. При длительном пребывании древесины в воде вымываемые из нее вещества губительно действуют на рыб. Из почвы в реки поступают вымываемые минеральные удобрения – нитраты и фосфаты, а также ядохимикаты – все это резко меняет видовой состав водоемов. Сброс предприятиями теплых вод (дефицит кислорода). В моря с речным стоком и от морского транспорта поступают болезнетворные отходы, нефтепродукты, соли тяжелых металлов – свинца, железа, меди, ртути.
Способы и методы улучшения качества воды подразделяются на основные (осветление, обесцвечивание, обеззараживание) и специальные (обезжелезивание, обесфторивание, обессоливание). Осветление и обесцвечивание – устранение из воды взвешенных частиц и окрашенных коллоидов. Обеззараживание – устранение инфекционных агентов, бактерий, вирусов. К специальным методам относится введение необходимых для организма человека веществ – фторирование, минерализация.
В зависимости от степени и характера загрязнения применяют механические, химические и биологические методы очистки.
Механические методы удаляют грубые примеси с помощью решеток, сит, фильтров, нефтеловушек.
Физические – кипячение, УФ, облучение γ – лучами.
Химические – добавление в сточные воды реагентов, способствующих образованию осадков (хлорирование, озонирование). В настоящее время основной метод обеззараживания воды – хлорирование. В водопроводной воде по СанПиНу необходимо наличие остаточного хлора в концентрациях 0,3-0,5 мг/л.
Биологические – очистка происходит на специальных полях орошения или полях фильтрации. Создается сеть каналов и площадок, которые заполняют сточными водами. Под действием солнечного света, воздуха, микроорганизмов они очищаются и просачиваются в грунт. На поверхности образуется перегной.
Биологическая очистка в искусственных условиях производится в специальных сооружениях – биофильтрах и аэротенках. Биофильтр представляет собой сооружение из кирпича или бетона, внутреннее помещение заполнено пористым материалом: шлаком, гравием, щебнем. На эти материалы нанесены микроорганизмы, которые в процессе своей жизнедеятельности очищают воду. В аэротенках поступающим воздухом в сточных водах перемешивается активный ил. Во вторичных отстойниках происходит отделение бактериальной пленки от чистой воды. Бытовые воды могут содержать патогенные микроорганизмы, поэтому их обеззараживают хлором. Для оценки качества воды необходимо учитывать вредные вещества, которые могут попасть в процессе обработки воды (хлор, хлороформ, озон, формальдегид, полифосфаты, алюминий- и железосодержащие коагулянты, полиакриламид), вещества антропогенного происхождения (нефтепродукты, фенолы, нитраты, медь, марганец, стронций, молибден, мышьяк, цинк, ртуть, свинец, кадмий, хром, селен), органолептические показатели (запах, привкус, цветность, мутность) и показатели радиации (а- и В-радиоактивность).
Дата добавления: 2020-11-27; просмотров: 74; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!