Экологические принципы рационального использования природных ресурсов и охраны природы.
Тема №7. Инженерная экологическая защита и охрана окружающей среды.
1. Основные принципы охраны окружающей среды и рационального природопользования.
2. Экологические принципы рационального использования природных ресурсов и охраны природы.
3. Водные ресурсы и их охрана.
4. Охрана атмосферного воздуха и почвы.
5. Особо охраняемые природные территории.
6. Охрана животного и растительного мира.
7. Принципиальные направления защиты окружающей среды.
8. Нормирование качества окружающей среды.
9. Защита атмосферы, гидросферы, литосферы, биотических сообществ.
10. Экозащитная техника и технологии.
1. Основные принципы охраны окружающей среды и рационального природопользования.
Для построения гармоничных отношений природы и человечества ему необходимо предварительно решить три важнейшие задачи.
Первая состоит в формировании нового типа социального и экологического мышления, которое должно базироваться на новых моральных критериях общественного развития, исключающих чисто утилитарный подход к природе.
Вторая задача состоит в обеспечении широкой гласности и освещения социально-экологических проблем, сопровождающих развитие человеческой цивилизации. Скрывая от людей информацию об условиях их существования, например, о степени загрязнения среды обитания, органы власти не смогут рассчитывать на общественность при необходимости решения крупных вопросов.
|
|
|
Третьей задачей является построение такого хозяйственного механизма природопользования, который обеспечивал бы наиболее полное согласование индивидуальных, коллективных и государственных интересов в деле охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов.
Согласно Н.Ф. Реймерсу (1990 г.), рациональное природопользование - система деятельности, призванная обеспечить экономную эксплуатацию природных ресурсов и условий и наиболее эффективный режим их воспроизводства с учетом перспективных интересов развивающегося хозяйства и сохранения здоровья людей.
То есть, рациональное природопользование - высокоэффективное хозяйствование, которое не приводит к резким изменениям природно-ресурсного потенциала и к глубоким переменам в окружающей человека природной среде, в частности сводит до минимума нарушение естественных круговоротов веществ.
Несмотря на тесную связь экологии с природопользованием, эти термины не следует смешивать. Природопользование (здесь имеется в виду только рациональное), основываясь на экологических законах и принципах, является в большей степени одной из сфер экономики, постоянно требующих новых подходов для решения назревших проблем.
|
|
|
Основные принципы рационального природопользования - это изучение, охрана, освоение и преобразование различных типов ресурсов окружающей природной среды.
Здесь изучение ресурсов означает учет и оценку, прогноз развития, разработку системы управления и использования ресурсов. Охрана ресурсов среды означает поддержание их качеств, благоприятных для ведения хозяйства, а преобразование - их улучшение (мелиорация, рекультивация земель и др.). В понятие о рациональном освоении природных ресурсов и условий входит наиболее полное использование достоинств среды и экономичное получение энергии, сырья.
Следует подчеркнуть, что в современных условиях экономия сырья и топлива по все большему числу позиций становится экономически гораздо предпочтительнее, нежели дальнейшее наращивание объемов их производства. Наглядным примером здесь может служить Япония. В этой стране после нефтяного кризиса 1973 г. главной задачей правительства стала экономия энергетических ресурсов. В результате такой политики потребности в энергии возросли в 1984 г. всего на 7-8% по сравнению с 1973 г., в то время как валовый национальный продукт увеличился более чем в 2 раза.
|
|
|
Современное человечество в целом пока опирается на экстенсивный тип природопользования, при котором рост производства осуществляется за счет возрастающих нагрузок на природные комплексы, причем эта нагрузка растет заметно быстрее, чем увеличивается масштаб производства. Общая нагрузка на природные системы, обусловленная антропогенной деятельностью, стала превышать их потенциал самовосстановления (самоочищения), что во многих случаях затронуло природные системы планетарного уровня и все важнейшие экологические системы планеты: Мировой океан, атмосферу, почвы, речные системы, леса, животный мир.
Все это определяет необходимость перехода к экологически сбалансированному природопользованию, когда общество контролирует все стороны своего развития с тем, чтобы совокупная антропогенная нагрузка на природную среду не превышала самовосстановительного потенциала природных систем.
На рис. 1 приведены формы управления природопользованием.
Рис. 1 Формы управления природопользованием
Основными причинами истощения, загрязнения и разрушения природной среды, которые обусловлены антропогенной деятельностью на базе экстенсивного природопользования, являются, по мнению многих ученых, следующие:
|
|
|
1) ограниченность возможностей природной среды по переработке, очистке антропогенных отходов. Емкость ее не позволяет перерабатывать все возрастающие количества таких отходов, их накопление привело к глобальному загрязнению;
2) вследствие ограниченности территории планеты запасы полезных ископаемых, используемых человеком, постепенно расходуются и перестают существовать. Тем самым человечество создало себе проблему изыскания альтернативных источников энергии и некоторых материалов;
3) в отличие от природного, созданные человеком производства являются отходными. Так, для обеспечения жизнедеятельности лишь одного человека ежегодно расходуется не менее 20 т природных ресурсов. Однако из них лишь около 5% идет на выработку чистой продукции, а остальное - отходы;
4) законы развития экосистем и биосферы в целом, на основе которых можно прогнозировать последствия антропогенной деятельности, человек, к сожалению, постигает в основном посредством накопления опыта ведения хозяйства, а это фактически метод «проб и ошибок».
У человечества, конечно, есть еще возможность заменить наиболее дефицитные ресурсы на имеющие большее распространение и большие запасы. Но, как правило, при этом понижается качество продукции. Следовательно, одним из важнейших лимитирующих факторов выживания человека как биологического вида («человека разумного») является ограниченность и исчерпаемость важнейших для него природных ресурсов. Отсюда вытекает важнейшая задача современной цивилизации - скорейший переход к контролируемому использованию природных ресурсов и систем с максимально возможным их сбережением.
Экологические принципы рационального использования природных ресурсов и охраны природы.
В истории формирования природоохранной концепции можно выделить несколько последовательных этапов: видовая и заповедная охрана природы — поресурсная охрана — охрана природы — рациональное использование природных ресурсов — охрана среды обитания человека — охрана окружающей природной среды. Соответственно расширялось и углублялось само понятие природоохранной деятельности.
Охрана природы — совокупность государственных и общественных мероприятий, направленных на сохранение атмосферы, растительности и животного мира, почв, вод и земных недр.
Интенсивная эксплуатация природных богатств привела к необходимости нового вида природоохранной деятельности — рационального использования природных ресурсов, при котором требования охраны включаются в сам процесс хозяйственной деятельности по использованию природных ресурсов.
Охрана окружающей природной среды — новая форма во взаимодействии человека и природы, рожденная в современных условиях, она представляет собой систему государственных и общественных мер (технологических, экономических, административно-правовых, просветительных, международных), направленных на гармоничное взаимодействие общества и природы, сохранение и воспроизводство действующих экологических сообществ и природных ресурсов во имя живущих и будущих поколений.
В последние годы все чаще используется термин «защита окружающей природной среды». Охрана окружающей природной среды тесно связана с природопользованием — одним из разделов прикладной экологии.
Природопользование — общественно-производственная деятельность, направленная на удовлетворение материальных и культурных потребностей общества путем использования различных видов природных ресурсов и природных условий.
По Н.Ф.Реймерсу (1992), природопользование включает в себя:
· а) охрану, возобновление и воспроизводство природных ресурсов, их извлечение и переработку;
· б) использование и охрану природных условий среды жизни человека;
· в) сохранение, восстановление и рациональное изменение экологического равновесия природных систем;
· г) регуляцию воспроизводства человека и численности людей.
Природопользование может быть нерациональным и рациональным. Нерациональное природопользование не обеспечивает сохранение природно-ресурсного потенциала, ведет к оскудению и ухудшению качества природной среды, сопровождается загрязнением и истощением природных систем, нарушением экологического равновесия и разрушениемэкосистем. Рациональное природопользование означает комплексное научно-обоснованное использование природных богатств, при котором достигается максимально возможное сохранение природноресурсного потенциала, при минимальном нарушении способности экосистем к саморегуляции и самовосстановлению.
По Ю.Одуму (1975), рациональное природопользование преследует двоякую цель:
· обеспечить такое состояние окружающей среды, при котором она смогла бы удовлетворить наряду с материальными потребностями запросы эстетики и отдыха;
· обеспечить возможность непрерывного получения урожая полезных растений, производства животных и различных материалов путем установления сбалансированного цикла использования и возобновления.
На нынешнем, современном этапе развития проблемы охраны окружающей природной среды рождается новое понятие — экологическая безопасность, под которым понимается состояние защищенности природной среды и жизненно важных экологических интересов человека, прежде всего его прав на благоприятную окружающую природную среду.
Научной основой всех мероприятий по обеспечению экологической безопасности населения и рациональному природопользованию служит теоретическая экология, важнейшие принципы которой ориентированы на поддержание гомеостаза экосистем и на сохранение экзистенционного потенциала.
Экосистемы имеют следующие предельные границы такой экзистенции (существования, функционирования), которые необходимо учитывать при антропогенном воздействии.
· предел антропотолерантности — устойчивости к негативному антропогенному воздействию, например, влиянию пестицидов, вредному для млекопитающих и орнитофауны и т.п.;
· предел стохетолерантности - устойчивости против стихийных бедствий, например, действия на лесные экосистемы ураганных ветров;
· предел гомеостаза - способности к саморегуляции;
· предел потенциальной регенеративности, т.е. способности к самовосстановлению.
Экологически обоснованное рациональное природопользование должно заключаться в максимально возможном повышении этих пределов и достижении высокой продуктивности всех звеньевтрофических цепейприродных экосистем. Другими словами, экологически сбалансированное природопользование возможно лишь при использовании «экосистемного подхода, учитывающего все виды взаимосвязей и взаимовлияний между средами, экоценозами и человеком».
Нерациональное природопользование в конечном счете ведет к экологическому кризису, а экологически сбалансированное природопользование создает предпосылки для выхода из него.
Преодоление экологического кризиса возможно лишь при условии гармоничного развития природы и человека, снятии антагонизма между ними. Это достижимо лишь на основе реализации «триединства естественной природы, общества и природы очеловеченной», на путях устойчивого развития общества (конференция ООН, Рио-де-Жанейро, 1992 г.), комплексного подхода к решению природоохранных проблем.
Наиболее общим принципом, или правилом охраны окружающей среды, необходимо считать следующий: глобальный исходный природно-ресурсный потенциал в ходе исторического развития непрерывно истощается, что требует от человечества научно-технического совершенствования, направленного на более широкое и полное использование этого потенциала.
Из этого закона следует другой основополагающий принцип охраны природы и среды жизни: «экологичное — экономично», т.е. чем рачительнее подход к природным ресурсам и среде обитания, тем меньше требуется энергетических и других затрат. Воспроизводство природно-ресурсного потенциала и усилия на его воплощение должны быть сопоставимы с экономическими результатами эксплуатации природы.
Еще одно важнейшее экологическое правило — все компоненты природной среды — атмосферный воздух, воды, почву и др. — охранять надо не по отдельности, а в целом, как единые природные экосистемы биосферы. Только при таком экологическом подходе возможно обеспечить сохранение ландшафтов, недр, генофонда животных и растений.
Согласно закону Российской Федерации об охране окружающей среды (2002) основными принципами охраны окружающей среды являются следующие:
соблюдение права человека на благоприятную окружающую среду;
обеспечение благоприятных условий жизнедеятельности человека;
научно обоснованное сочетание экологических, экономических и социальных интересов человека, общества и государства в целях обеспечения устойчивого развития и благоприятной окружающей среды;
охрана, воспроизводство и рациональное использование природных ресурсов как необходимые условия обеспечения благоприятной окружающей среды и экологической безопасности;
ответственность органов государственной власти Российской Федерации, органов государственной власти субъектов Российской Федерации, органов местного самоуправления за обеспечение благоприятной окружающей среды и экологической безопасности на соответствующих территориях;
платность природопользования и возмещение вреда окружающей среде;
независимость государственного экологического надзора;
презумпция экологической опасности планируемой хозяйственной и иной деятельности;
обязательность оценки воздействия на окружающую среду при принятии решений об осуществлении хозяйственной и иной деятельности;
обязательность проведения в соответствии с законодательством Российской Федерации проверки проектов и иной документации, обосновывающих хозяйственную и иную деятельность, которая может оказать негативное воздействие на окружающую среду, создать угрозу жизни, здоровью и имуществу граждан, на соответствие требованиям технических регламентов в области охраны окружающей среды;
учет природных и социально-экономических особенностей территорий при планировании и осуществлении хозяйственной и иной деятельности;
приоритет сохранения естественных экологических систем, природных ландшафтов и природных комплексов;
допустимость воздействия хозяйственной и иной деятельности на природную среду исходя из требований в области охраны окружающей среды;
обеспечение снижения негативного воздействия хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду в соответствии с нормативами в области охраны окружающей среды, которого можно достигнуть на основе использования наилучших доступных технологий с учетом экономических и социальных факторов;
обязательность участия в деятельности по охране окружающей среды органов государственной власти Российской Федерации, органов государственной власти субъектов Российской Федерации, органов местного самоуправления, общественных объединений и некоммерческих организаций, юридических и физических лиц;
сохранение биологического разнообразия;
обеспечение сочетания общего и индивидуального подходов к установлению мер государственного регулирования в области охраны окружающей среды, применяемых к юридическим лицам и индивидуальным предпринимателям, осуществляющим хозяйственную и (или) иную деятельность или планирующим осуществление такой деятельности;
запрещение хозяйственной и иной деятельности, последствия воздействия которой непредсказуемы для окружающей среды, а также реализации проектов, которые могут привести к деградации естественных экологических систем, изменению и (или) уничтожению генетического фонда растений, животных и других организмов, истощению природных ресурсов и иным негативным изменениям окружающей среды;
соблюдение права каждого на получение достоверной информации о состоянии окружающей среды, а также участие граждан в принятии решений, касающихся их прав на благоприятную окружающую среду, в соответствии с законодательством;
ответственность за нарушение законодательства в области охраны окружающей среды;
организация и развитие системы экологического образования, воспитание и формирование экологической культуры;
участие граждан, общественных объединений и некоммерческих организаций в решении задач охраны окружающей среды;
международное сотрудничество Российской Федерации в области охраны окружающей среды;
обязательность финансирования юридическими лицами и индивидуальными предпринимателями, осуществляющими хозяйственную и (или) иную деятельность, которая приводит или может привести к загрязнению окружающей среды, мер по предотвращению и (или) уменьшению негативного воздействия на окружающую среду, устранению последствий этого воздействия.
Важнейший природоохранный принцип – научно обоснованное сочетание экологических и экономических интересов – отвечает духу Международной конференции ООН в Рио-де-Жанейро (1992), где был взят курс на модель устойчивого развития общества, на разумное сочетание экологической и экономической составляющих, на сохранение окружающей природной среды наряду с экономическим ростом.
Анализ как экологической, так и социально-экономической обстановки в России позволяет выделить пять основных направлений, по которым Россия должна выходить из экологического кризиса. При этом необходим комплексный подход в решении этой проблемы, т.е. одновременно должны использоваться все пять направлений.
1. В качествепервого направлениядолжно быть названо совершенствование технологии – создание экологически чистой технологии, внедрение безотходных, малоотходных производств, обновление основных фондов и др. К сожалению, существующее на сегодня финансирование этих мероприятий крайне недостаточно.
2. Второе направление– развитие и совершенствование экономического механизма охраны окружающей среды.
3. Третье направление– применение мер административного пресечения и мер юридической ответственности за экологические правонарушения (административно-правовое направление).
4. Четвертое направление– гармонизация экологического мышления (эколого-просветительское направление).
5. Пятое направление– гармонизация экологических международных отношений (международно-правое направление).
Определенные шаги по выходу из экологического кризиса по всем указанным выше пяти направлениям в России предпринимаются; однако впереди всем нам предстоит пройти самые трудные и ответственные участки пути. Они–то и решат – выйдет ли Россия из экологического кризиса или погибнет, погрузившись в пучину экологического невежества и нежелания руководствоваться фундаментальными законами развития биосферы и вытекающими из них ограничениями.
Водные ресурсы и их охрана.
Проблемы охраны поверхностных вод в России по-прежнему остаются актуальными при том, что до 60 % питьевой воды в стране получают из поверхностных водоисточников. В ряде регионов до 50 – 80 % проб воды не соответствует нормативным требованиям по санитарно-химическим показателям.
В трехчленной системе охраны поверхностных вод (гигиенические нормативы, показатели и лимиты на сброс загрязнений в водоемы и осуществление контроля сбросов) основополагающая роль принадлежит нормативам качества водных объектов – величинам ПДК, которые имеют законодательно устанавливаемый государственный статус и призваны предупредить загрязнение воды. В соответствии с Федеральным законом «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» от 30 марта 1999 г. № 52-ФЗ гигиенические нормативы имеют прямое отношение к охране поверхностных вод, используемых как источники питьевого водоснабжения или для рекреационного водопользования населения. Очистные сооружения водопроводных станций обладают ограниченной эффективностью в отношении химических загрязнений и поэтому качество питьевой воды по химическому составу полностью зависит от уровней загрязнения исходной воды водоисточников.
Потребление воды человеком в сотни раз превышает потребление всех остальных видов природных ресурсов. Рост потребления вызывает истощение запасов пресных вод. И хотя вода покрывает свыше 70% поверхности Земли и относится к возобновимым ресурсам, она становится все более дефицитным природным продуктом.
Водные ресурсы - это воды (поверхностные и подземные), которые человек использует в быту, в промышленности, в сельском хозяйстве.
Для оценки водных ресурсов создан водный кадастр - свод сведений о водных ресурсах России. Он обобщает материалы гидрологических наблюдений и исследований.
В кадастре указано и распределение вод на территории нашей страны, и сезонное распределение многоводных рек.
На каждого жителя Русской равнины приходится 8500 м3воды в год, а на одного жителя Сибири - 100000 м3в год, т.е. в 12 раз больше. В южных районах (земледельческих) России дефицит воды, т.к. большая часть воды идет на орошение. На Урале водная проблема стоит очень остро, т.к. реки Урала маловодны (это верховья рек), а потребности для городов и многочисленных предприятий в воде очень большие.
В настоящее время сложилась напряженная обстановка с обеспечением населения России доброкачественной питьевой водой. Основным критерием качества питьевой воды является ее влияние на здоровье человека. Безвредность воды обеспечивается отсутствием в ней токсичных и вредных для организма примесей. Одной из причин неудовлетворительного качества питьевой воды является массивное загрязнение поверхностных водоемов. Ежедневно туда сливаются тонны отходов промышленных предприятий, сточные воды с полей и из хозяйственно-бытовых и ливневых канализаций городов и мелких населенных пунктов. Исследования последних лет показали, что каждая четвертая проба воды из водоемов не отвечает гигиеническим нормам по санитарно-химическим характеристикам и каждая третья - по микробиологическим показателям. Вода большинства поверхностных источников водоснабжения России характеризуется умеренным и высоким уровнем загрязнения. Приоритетными загрязнителями на протяжении многих лет остаются органические соединения, взвешенные вещества, нефтепродукты, фенолы, тяжелые металлы и др. Среди возбудителей заболеваний из воды водоемов чаще всего выделяются сальмонеллы, энтеровирусы и др. Результаты мониторинга качества поверхностных вод в местах водозаборов питьевых водопроводов России свидетельствуют о том, что в настоящее время концентрации приоритетных вредных химических веществ уже приближаются к предельно-допустимым, а в некоторых случаях даже превышают их. При таком положении резко усложняется возможность получения качественной питьевой воды, так как существующие водопроводные очистные сооружения практически не обеспечивают барьерную функцию по отношению к техногенным химическим веществам. Они транзитом поступают в питьевую воду. Сегодня практически все поверхностные водоисточники по уровню загрязнения приблизились к 3 классу качества, а по международной классификации - к 4-5, при этом состав очистных сооружений и технология очистки воды остаются неизменными. Традиционная технология подготовки питьевой воды (коагуляция, отстаивание, фильтрование, обеззараживание), которая применяется на водопроводных станциях с речными водозаборами, рассчитана на доведение природной воды до требований питьевой согласно действующему ГОСТу, лишь при условии общей низкой загрязненности воды и прежде всего токсичными элементами. В процессе технологической подготовки питьевой воды из поверхностных водоемов при применении различных реагентов могут образовываться химические соединения, зачастую более токсичные, чем первичные загрязнители. Использование современных методов анализа воды позволило обнаружить в питьевой воде более 700 органических соединений. Повсеместное применение на очистных станциях в технологии подготовки питьевой воды хлора приводит к образованию очень опасных хлорорганических соединений, которые имеют канцерогенные и мутагенные свойства. В отдельные периоды года концентрации, например, хлороформа в водопроводной воде в 3-5 раз превышают предельный уровень. То же самое можно сказать и об алюминии - веществе, оказывающем нейрогенное действие на организм. В ходе обработки воды соединениями алюминия содержание этого металла в питьевой воде, особенно в период паводка и цветения водоемов, может увеличиваться в 2 и более раз. Следующая важная проблема качественного водоснабжения - это практически повсеместное ухудшение санитарно-технического состояния распределительных водопроводных сетей, что является причиной вторичного загрязнения в них питьевой воды. Приведенная картина состояния водоснабжения и качества питьевой воды свидетельствует о том, что каждый из нас ежедневно подвергается опасности со стороны обычной воды из-под крана. Этот факт не вызывает сомнения в необходимости дополнительной ее очистки, которая соответствовала бы не только ГОСТу, но и требованиям каждой клетки нашего организма.
Источники загрязнения водных объектов чрезвычайно многообразны. Прежде всего, это стоки городов и промышленных предприятий. В последние годы в ряде районов с ними «конкурируют» стоки животноводческих комплексов и воды, поступающие с ирригационных массивов и богарных земель. Во многих регионах мира загрязнение вод все больше связывается с атмосферными осадками. Определенную роль в ухудшении качества воды играет изменение режима рек и озер. Загрязнение водосборной площади, закачка промышленных стоков в подземные горизонты, фильтрация и утечка вод из различных отстойников и накопителей приводят к загрязнению и подземных вод.
Наиболее распространенным, опасным и повсеместным источником загрязнения воды являются нефтепродукты. Этому способствуют широкое использование нефти и нефтепродуктов в различных отраслях народного хозяйства, добыча нефти в прибрежных районах и на шельфах внутренних морей, транспортировка ее водным, железнодорожным и автомобильным транспортом, а также по трубопроводам. Попав в водоем, 1 т нефти растекается по поверхности площадью 12 км2. Особо сильные бедствия народное хозяйство терпит во время тех или иных аварий при добыче и транспортировке нефти.
В сточных водах химических предприятий находится много фенолов, которые придают воде резкий, неприятный запах, нарушают биологические процессы. Стоки многих предприятий, а также шахтные и рудничные воды содержат значительное количество цинка и меди. В последние десятилетия появившиеся в сточных водах синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) резко ухудшают биохимическую очистительную способность воды. Даже относительно небольшие концентрации СПАВ ведут к прекращению роста водной растительности, усилению неприятного запаха, нередко образуют стойкие скопления пены.
Тепловые и атомные электростанции, потребляющие огромные количества воды и сбрасывающие в водоемы подогретые воды, ведут к тепловому загрязнению водоемов, что нарушает термический, гидрохимический и гидробиологический режимы водных объектов.
Существенный источник загрязнения воды - коммунальное хозяйство населенных пунктов. В составе коммунальных стоков наряду с фекальными водами, которые содержат особо опасные для здоровья человека яйца гельминтов, а также болезнетворные микробы и вирусы, имеется много вредных соединений, сбрасываемых предприятиями пищевой промышленности, автомобильного транспорта, общественного питания, торговли. Причем, если в настоящее время по количеству отводимых в водные объекты стоков на первом месте стоит промышленность, то в перспективе, при повышении культуры производства и по мере роста благоустройства населенных пунктов и их числа, это соотношение будет изменяться, и количество бытовых сточных вод возрастет. Ливневые стоки с городских территорий, общая площадь которых составляет многие десятки тысяч квадратных километров, включают значительное количество нефти, органических продуктов. В отличие от бытовых и промышленных, они большей частью не подвергаются очистке.
Одним из источников загрязнения вод является сельское хозяйство. Основными загрязняющими ингредиентами в поверхностном стоке с сельскохозяйственных угодий выступают частицы почвы, органическое вещество (гумус), удобрения и пестициды, вредные микроорганизмы. Из внесенных на склоновые земли удобрений вымывается до 20% азота, 2-5% фосфора и 10-70% калия. Вынос пестицидов с богарных земель достигает 1%, с орошаемых - до 4% от внесенного количества. Поскольку стоки с полей невозможно пропустить через очистные сооружения, опасность загрязнения вод удобрениями и пестицидами трудно переоценить. Биогенные вещества способствуют интенсивному «цветению» воды, вызывают прогрессирующую эвтрофикацию водных объектов и приводят к нарушению процессов самоочищения.
Животноводческие комплексы и фермы, как правило, располагаются на берегах водоемов и рек. При отсутствии жижесборников и навозохранилищ их отходы смываются ливневыми стоками или спускаются в водные объекты. Эти отходы содержат яйца гельминтов и патогенные микроорганизмы. В России в год животноводческими комплексами и фермами спускается в водоемы более 1 млрд м3 отходов, что соответствует по степени загрязнения биогенными элементами количеству бытовых вод от городов с суммарной численностью населения около 300 млн. человек. Общий годовой сток крупных птицефабрик в 1,5 раза превышает объем сточных вод животноводства.
Водный транспорт представляет угрозу для чистоты водоемов и водотоков в случае прямого сброса в них отходов, особенно подсланевых вод, сильно загрязненных нефтепродуктами. Значительное количество нефти попадает в водные объекты при перевозке ее танкерами, сливании балластной воды, которой заполняются танкеры для придания им устойчивости во время холостых ходов и которую нередко сбрасывают в водоемы, чтобы не терять время на станциях промывки. Аварии же танкеров приводят к неисчислимым бедствиям, губят флору и фауну, нарушая условия водоснабжения населенных пунктов и выводя из строя пляжи.
Многие реки нашей страны, преимущественно на севере и в горных районах, загрязняются при сплаве леса, прежде всего на тех участках, где имеется молевой сплав. До 10% бревен тонут и остаются лежать на дне; на дно же оседает и кора. Затонувшая древесина, медленно разлагаясь, поглощает кислород и отравляет воду фенолами и др. вредными веществами. Особенно большой ущерб молевой лесосплав наносит рыбному хозяйству, разрушая нерестилища, травмируя рыбу и кормовые организмы.
Такой источник загрязнения водных объектов, как атмосферные осадки, содержит промышленные выбросы. Твердые частицы перемещаются воздушными потоками на большие или меньшие расстояния и нередко выпадают непосредственно на водную поверхность. Газообразные выбросы, растворяясь в атмосферной влаге, выпадают на поверхность Земли в виде «кислотных» дождей иногда на расстоянии многих сотен километров от мест их зарождения. От «кислотных» дождей особенно сильно страдают озера и леса.
В ряде районов водные объекты загрязняются при добыче полезных ископаемых, торфоразработках. За последние десятилетия существенным источником загрязнения рек и водоемов стала рекреация, особенно такие ее виды, как массовое купание и маломерный флот. Все большую роль в загрязнении водоемов и водотоков играет гидротехническое строительство. Зарегулирование стока рек и создание водохранилищ привело к значительному замедлению водообмена, в частности в Волге примерно в 10 раз. Уменьшение скорости водообмена явилось одной из причин массового развития сине-зеленых водорослей.Среди подземных вод в наибольшей степени от загрязнения страдают грунтовые, поскольку артезианские водные горизонты, перекрытые водоупорными породами, находятся в более благоприятных условиях. Отмечается как бактериальное, так и химическое загрязнение подземных вод. Основными источниками бактериального загрязнения подземных вод служат поля ассенизации и фильтрации, скотные дворы, разного рода выгребные ямы, неисправные канализационные сети.
Итак, деятельность человека существенно изменила объем и скорость массоэнергетических потоков, в результате чего водные объекты теряют возможность самоочищения или превращаются в мертвые.
Одним из наиболее ценных свойств природных вод является их способность к самоочищению. Самоочищение вод - это восстановление их природных свойств в реках, озерах и других водных объектах, происходящее естественным путем в результате протекания взаимосвязанных физико-химических, биохимических и других процессов (турбулентная диффузия, окисление, сорбция, адсорбция и т. д.). Способность рек и озер к самоочищению находится в тесной зависимости от многих других природных факторов, в частности физико-географических условий, солнечной радиации, деятельности микроорганизмов в воде, влияния водной растительности и особенно гидрометеорологического режима. Наиболее интенсивно самоочищение водыв водоемах и водотоках осуществляется в теплый период года, когда биологическая активность в водных экосистемах наибольшая. Быстрее оно протекает на реках с быстрым течением и густыми зарослями тростника, камыша и рогоза вдоль их берегов, особенно в лесостепной и степной зонах страны. Полная смена воды в реках занимает в среднем 16 суток, болотах – 5 лет, озерах - 17 лет.
Уменьшение концентрации загрязняющих водные объекты неорганических веществ происходит путем нейтрализации кислот и щелочей за счет естественной буферности природных вод, образования труднорастворимых соединений, гидролиза, сорбции и осаждения. Концентрация органических веществ и их токсичность снижаются вследствие химического и биохимического окисления. Эти природные способы самоочищения нашли отражение в принятых методах очистки загрязненных вод в промышленности и сельском хозяйстве.
В последние годы получила распространение искусственная аэрация- один из эффективных способов очищения загрязненных вод, когда процесс самоочищения резко сокращается при дефиците растворенного в воде кислорода. Для этого специальные аэраторы устанавливают в водоемах и водотоках или на станциях аэрации перед сбросом загрязненных вод.
Последовательная очистка сточных вод на современных предприятиях предполагает проведение первичной, механической очистки(удаляются легко осаждающиеся и всплывающие вещества) и вторичной, биологической(удаляются биологически разрушающиеся органические вещества). При этом осуществляются коагуляция - для осаждения взвешенных и коллоидных веществ, а также фосфора, адсорбция - с целью удаления растворенных органических веществ и электролиз - для снижения содержания растворенных веществ органического и минерального происхождения. Обеззараживание сточных водпроводится посредством их хлорирования и озонирования. Важный элемент технологического процесса очистки - удаление и обеззараживание образующегося осадка. В некоторых случаях заключительной операцией является дистилляция воды.
Наиболее совершенные современные очистные сооружения обеспечивают освобождение сточных вод от органических загрязнений только на 85-90% и лишь в отдельных случаях - на 95%. Поэтому и после очистки необходимо 6-12-кратное, а часто и большее разбавление их чистой водой для сохранения нормальной жизнедеятельности водных экосистем.
Меры по охране водных объектов:
• экономия на производстве и в быту;
• чистка сточных вод;
• разработка новых технологий, обеспечивающих максимальную утилизацию промышленных отходов;
• прекращение сброса неочищенных сточных вод;
• создание водоохранных зон, прилегающих к акваториям;
• посадка в прибрежной полосе рек древесно-кустарниковой растительности.
Экозащитные мероприятия
• Развитие безотходных и безводных технологий, внедрение систем оборотного водоснабжения
• Очистка сточных вод
• Очистка и обеззараживание поверхностных вод, используемых для водоснабжения и других целей
Способы очистки сточных вод
• Механическая очистка
• Физико-химическая очистка
• Биологическая очистка
Механическаяочистка
Используется для удаления из сточных вод взвешенных веществ (песок, глинистые частицы, волокна и т.д.)4 процесса:
– процеживание (решетки, волокноуловители),
– отстаивание (отстойники, песколовки, жироуловители),
– обработка в поле действия центробежных сил (гидроциклоны, центрифуги),
– фильтрование
Физико-химическая очистка
Применяется для удаления из сточных вод растворимых примесей, а в ряде случаев – для удаления взвешенных веществ.
• Флотация, электрофлотация
• Коагуляция, электрокоагуляция
• Реагентный метод
• Экстракция
• Ионообменная очистка
• Электроразрядная обработка
Флотация– это процесс молекулярного прилипания частиц флотируемого материала к поверхности раздела двух фаз, обычно газа (чаще воздуха) и жидкости, обусловленный избытком свободной энергии поверхностных пограничных слоев, а также поверхностными явлениями смачивания.
Флотацию применяют для удаления из сточных вод диспергированных примесей, которые самопроизвольно плохо отстаиваются.
Процесс очистки производственных сточных вод, содержащих ПАВ (поверхностно-активные вещества), нефть, нефтепродукты, масла, волокнистые материалы методом флотации заключается в образовании комплексов "пузырек-частица", всплывание этих комплексов и удаление образовавшегося пенного слоя с поверхности обрабатываемой жидкости. Уплотнение и разрушение пенного слоя может быть интенсифицировано нагреванием или с помощью специальных приспособлений брызгалок. Прилипание частицы, находящиеся в ней, к поверхности газового пузырька возможно только тогда, когда наблюдается несмачивание или плохое смачивание частицы жидкостью.
Электрофлотация- метод очистки сточных и промывных вод, технологических растворов гальванического производства и производства печатных плат от загрязнений в виде взвешенных веществ, фосфатов и гидроксидов металлов, суспензий, смолистых веществ, эмульгированных веществ, нефтепродуктов, индустриальных масел, жиров и поверхностно-активных веществ. Для интенсификации процесса электрофлотации и повышения эффективности очистки, обычно, существует предшествующая стадия нейтрализации кислых или щелочных компонентов, перевод ионов металлов в труднорастворимые соединения, т.е. образование твёрдой фазы, флокуляция и (или) коагуляция.
Электрофлотатор может работать, как самостоятельно, так и в комбинации с другим оборудованием, например в качестве промежуточного звена (отстойник - фильтр) между грубой (реагентной) и тонкой очисткой (ультрафильтрация - обратный осмос).
Коагуляция(лат.Coagulatio— свёртывание, сгущение, укрупнение) — объединение мелкихдиспергированных частицв бо́льшие по размеру агрегаты.Коагулирование воды— очисткаводопроводной водыс помощью внесения химикатов, приводящих к коагуляции примесей.
Электрокоагуляция(англ.Electrocoagulation;нем.Elektrokoagulation f) — коагуляция (оседание) коллоидных систем вследствие действия на них постоянного электрического тока, который вызывает электролитическуюдиссоциациюприсутствующих в системесолей, выборочное взаимодействиеионовс образованием и выпадением гелей.
Электрокоагуляция используется для очищения оборотных вод в системах обработкишламов.
Экстра́кция(отлат.Extraho — извлекаю) — способ извлечениявеществаизраствораили сухой смеси с помощью подходящегорастворителя(экстраге́нта). Для извлечения из смеси применяются растворители, не смешивающиеся с этой смесью.
Ионообменная очистка. Ионообменный метод очистки воды применяют для обессоливания и очистки воды от ионов металлов и других примесей. Сущность ионного обмена заключается в способности ионообменных материалов забирать из растворов электролита ионы в обмен на эквивалентное количество ионов ионита.
Очистку воды осуществляют ионитами — синтетическими ионообменными смолами, изготовленными в виде гранул размером 0,2...2 мм. Иониты изготовляют из нерастворимых в воде полимерных веществ, имеющих на своей поверхности подвижный ион (катион или анион), который при определенных условиях вступает в реакцию обмена с ионами того же знака, содержащимися в воде. Различают сильно- и слабокислотные катиониты (в Н+- или Na+- форме) и сильно- и слабоосновные аниониты (в ОН- или солевой форме), а также иониты смешанного действия. Основополагающим фактором кинетики процесса является скорость ионообмена между ионами воды и омываемой частицей смолы. На наружной поверхности омываемой частицы образуется неподвижная водяная пленка, толщина которой зависит от скорости потока очищаемой воды и размеров зерна смолы. Ион, который стремится попасть внутрь частицы смолы, в функциональную группу, должен диффундировать из воды через пленку, пройти через граничную поверхность частицы и внутри смолы в растворе набухания устремиться к ассоциации с функциональной группой. Диффузия ионов через пленку является важнейшим этапом процесса.
Избирательное поглощение молекул поверхностью твердого адсорбента происходит вследствие воздействия на них неуравновешенных поверхностных сил адсорбента.
Ионообменные смолы имеют возможность регенерации. После истощения рабочей обменной емкости ионита он теряет способность обмениваться ионами и его необходимо регенерировать.В зависимости от вида и концентрации примесей в воде, требуемой эффективности очистки используют различные схемы ионообменных установок.
Электроразрядная обработка. Электрический разряд широко используется для производства озона в технологиях очистки воды. В настоящее время для очистки воды исследуются различные типы разряда: искровой и стримерный разряды в воде, анодный микроразряд, коронный разряд над поверхностью воды.
Биологическая очистка
Основана на способности микроорганизмов использовать растворенные и коллоидные органические и некоторые неорганические соединения в качестве источника питания в процессах своей жизнедеятельности. При этом органические соединения окисляются до воды и углекислого газа.
Используют поля орошения, поля фильтрации, биологические пруды,аэротенки, биофильтры.
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 5889; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!