Вопрос к аудитории - Какие существуют виды загрязнения воды
Занятие 6
Гидросфера и связанные с ней проблемы
Большее значение, чем проблема энергоносителей и безвредных транспортных
двигателей, для человечества всегда имела проблема воды. Она имеет такие составляющие,
как загрязнение водных объектов, так и истощение пресноводных запасов.
По словам В.И. Вернадского, «вода стоит особняком в истории нашей планеты». Вода - наиболее распространённое вещество на поверхности Земли, в значительной мере она распространена и на других телах Вселенной. Большая распространённость воды свидетельствует о том, что это вещество было составной частью той материи, из которой образовались все планеты Солнечной системы. Но уникальность Земли состоит ещё и в том, что только на ней известно наличие воды в жидком состоянии. Общий объём находящейся в свободном состоянии воды на Земле оценивается в 1,4 млрд. км3. По своему объёму гидросфера составляет 0,13% объёма Земного шара.
Предполагается, что водяные пары были одним из компонентов первичной атмосферы Земли. Атмосфера могла образоваться в результате захвата межпланетного водорода (Солнце на 50% по массе состоит из водорода, непрерывно выбрасываемого в мировое пространство) тяготением Земли и других планет. Водород, взаимодействуя с твёрдыми соединениями земной поверхности, такими, как соединения металлов с кислородом, образует воду. Другим источником возникновения гидросферы и атмосферы являлись твёрдые вещества из мирового пространства, содержащие воду, аммиак, метан.
Жидкая вода может существовать только в определённом диапазоне температур и давлений. Возникновению жидкой воды на Земле способствовало её удаление от Солнца и парниковый эффект атмосферы, благодаря которому температура составила 150С, и давление атмосферных газов 105 Па. Водная оболочка в сочетании с температурным режимом стала той средой, в которой на Земле возникла жизнь.
|
|
|
Для наземных форм жизни исключительное значение приобрели пресные воды, на которые приходится только 2,5% всей массы гидросферы, это составляет 35 млн. км3. При этом подавляющая часть пресной воды пока считается недоступной для использования. Это 24,4 млн. км3 вод в ледниках и 10,5 млн. км3 в водоносных слоях под землёй на глубине 150 - 200 м. Распределение пресных поверхностных вод такое: озёра 91 тыс. км3, болота 11,5, реки 2,1 тыс. км3. При этом воды рек распределены по территории Земли неравномерно. (Рисунок 1)
Рисунок 1. Речной сток, мм/год
Однако более точной характеристикой запасов водных ресурсов в реках является не их единовременный объём, а величина стока, определяемая объёмом протекающей через русло воды в течение времени, обычно года. Величина стока (расход воды в реке) напрямую зависит от площади речного бассейна (площади водосбора).
|
|
|
Вода - необходимый природный ресурс для живых организмов. Обмен веществ может происходить только в водных растворах. Полный водообмен в организмах происходит за несколько часов. В других составляющих гидросферы водооборот происходит с разной скоростью. Так, атмосферная влага обновляется за 8 дней, вода рек за 16 дней, океан за 2500 лет, полярные льды за 10 тысяч лет. Обмен переходящей между различными средами воды (гидрологический цикл) приведён на рисунке 2.
Рисунок 2. Глобальный водообмен
Без воды не может происходить ни один вид хозяйственной деятельности человека.
Наиболее значительным потребителем воды остаётся сельское хозяйство, при этом
водопотребление в нём является невозвратным на 75%. Для сравнения, в промышленности безвозвратное водопотребление составляет 12%. За сельским хозяйством следует тепловая энергетика. Водопотребление росло весь ХХ век, но в разных странах оно было неодинаковым. (рисунок 3)
Рисунок 3. Ежегодное потребление воды в глобальном масштабе (а) и в разных странах в расчёте на одного человека (б)
|
|
|
Все потребители воды, как возвращающие, так и не возвращающие воду обратно в источники, являются в то же время и источниками загрязнения воды. Производства выбрасывают 10 - 1000 тонн загрязнённой воды на тонну конечной продукции. Ещё значительнее вынос загрязняющих веществ поверхностными стоками. Речной сток непрерывно уменьшается за счёт вырубки лесов, осушения болот, добычи: стройматериалов с речного дна. Быстрее всего сокращается запас воды в малых реках, длиной менее 100 км. Уже в XVIII веке наблюдалась нехватка воды в Москве по причине вырубки лесов в верхнем течении Москвы-реки, Сильно ухудшают качество окружающей среды, не только речной воды, гидроэлектростанции на равнинных реках.
Водохранилища ГЭС характеризуются плохим протоком воды, накоплением в них загрязняющих веществ. Строительство ГЭС сопровождается мелководным затоплением значительных территорий, заболачиванием и сползанием берегов, активизацией тектонических процессов за счёт скопления больших масс воды.
Практически невозобновимым ресурсом выглядят подземные воды. Истощению их запасов способствует прежде всего малая скорость обмена в них.
Загрязнение и истощение водных ресурсов рассматривается сейчас как самая серьёзная угроза окружающей среде.Проблема чистой воды рассматривается как первоочередная составляющая экологических и сырьевых проблем, Проблема пресной воды в странах жаркого климата стала причиной возникновения конфликтов. Имеются государства, где бензин дешевле пресной воды - это страны, выходящие к Персидскому заливу. Недостаток воды стал причиной ограничения роста городов, промышленности и сельского хозяйства.
|
|
|
Истощаются запасы как поверхностных, так и подземных пресных вод. Истощению подземных вод способствует малая скорость водообмена в них. Подземные воды в больших объёмах истощаются при добыче полезных ископаемых, при уплотнении пород во время строительства. Откачка подземных вод в районах, прилегающих к морским побережьям, сопровождается внедрением (интрузией) морских вод в высвобождаемые горизонты. Интрузия становится причиной прекращения эксплуатации артезианских скважин задолго до истощения водоносного слоя. Кроме того, подземные водоисточники, оторванные от атмосферного кислорода, обладают крайне низкой способностью к самоочищению. Поэтому попадание (инфильтрация) в подземные горизонты промышленных и поверхностных сточных вод, нефтепродуктов, пестицидов, прочих загрязнителей резко увеличивает вероятность качественного истощения подземных вод.
Вопрос к аудитории - Как можно решить проблему пресной воды
Как решение проблемы необходимости воды в нужном месте и времени продолжает
считаться переброска воды. Средства переброски воды разработаны с древности. Они, как следовало предположить, впервые появились в странах жаркого и сухого климата (но эти страны были родиной цивилизации) - Ближнем Востоке и Египте. Это оросительные каналы, водоподъёмные «журавли», водяные колёса. К переброске вод относится и строительство судоходных каналов. Но и при переброске воды происходят её потери - испарение и засоление за счёт фильтрации почвой, даже попадание солёных вод в реки. Причиной потерь воды и её засоления на Ближнем Востоке и в других засушливых регионах считается прежде всего состав почв - они представляют собой песок, содержащий в верхнем слое сопи. вымываемые капиллярным подъёмом воды.
Постоянный забор воды для нужд сельского и коммунального хозяйства с последующим её сбросом способствовал усыханию и засолению Аральского моря и образованию в пустынях солёных болот. Можно сказать, что загрязнение воды существует столько времени, сколько человечество, а первым его видом было избыточное засоление. Нарушение водного режима, наряду с повышением температуры воздуха, стало одной из причин распространения инфекционных болезней там, где они раньше не отмечались.
Размеры переброски воды стали быстро расти с началом индустриального
производства. Всего в мире сейчас перебрасывается 3000 км3 воды.
Кроме засоления, к загрязнению, наблюдаемому всё время существования
человечества, относятся бытовые сточные воды. Их вредное действие проявляется в
местах с большой плотностью населения. Отсутствие систем удаления сточных вод и
их очистки были причиной массовых эпидемий инфекционных болезней в античную и средневековую эпохи. Системы канализации известны ещё со времён Римской Империи, но только в ХХ веке получили распространение технические средства очистки бытовых сточных вод.
Вопрос к аудитории - Какие существуют виды загрязнения воды
В водные объекты попадают практически все загрязнители. выбрасываемые хозяйственной деятельностью в окружающую среду. Состояние водных объектов можно считать индикатором общего загрязнения природной среды,
Как и для атмосферы, для воды также существует химическое, физическое и
биологическое загрязнение.
Физическое загрязнение воды - избыточное тепло. Избыточное тепло понижает
содержание кислорода в воде, способствует вспышкам цветения воды, повышает
токсичность ядовитых веществ.
Химическое загрязнение - это повышенные концентрации растворённых токсичных и нехарактерных веществ. Химическое загрязнение происходит как при непосредственном сбросе воды, так и за счёт поверхностного смыва и атмосферных осадков. Поверхностный смыв, по-видимому, становится одним из основных источников загрязнения вод, так как для других источники являются организованными, для них разработаны методы очистки.
В составе поверхностных стоков присутствуют все виды загрязняющих веществ -
соединения азота и фосфора, нефтепродукты, ионы металлов. Соединения азота и фосфора, попадающие в воду в результате фильтрации минеральных удобрений,
пестицидов, моющих средств, с атмосферными осадками, вызывают ПО13ышенну
продуктивность водоёмов - эвтрофикацию, при водящую к скоплению разлагающихся
остатков. В таких водоёмах создаются благоприятные условия для размножения
болезнетворных микроорганизмов. Фосфор переходит в воду и из поверхностных пород
при увеличении содержания фосфатов в воде, таким образом создаются условия для
преждевременного загрязнения избытком фосфора.
Саз(РО4)2 (т) + NаЗРО4 (р) = 3CaNaP04 (р) Саз(РО4)2 + РО4З- = 3Са2+ + зто,"
Наиболее распространённый загрязнитель вод - нефть и нефтепродукты. Около 1 О
млн. Т нефтепродуктов ежегодно оказывается в океане. Своим источником они имеют
нефтедобычу с морских платформ, аварии танкеров, слив промывных вод, сток С
материков. 70 - 75% нефтепродуктов испаряется, 5% растворяется, при этом в воде
накапливаются наиболее токсичные ароматические углеводороды. Наиболее тяжёлые
углеводороды - мазуты с температурой кипения до 370 С - уплотняются и оседают на дно. Эти осадки накапливаются в бухтах морских портов. Существуют и естественные
источники попадания нефтепродуктов в Мировой океан, это просачивание их из донных отложений подводных месторождений, но доли различных источников нефтяного загрязнения следующие:
24% - естественное поступление
30% -бытовые и промышленные воды
12% - аварии судов и нефтепроводов
27% - балластные и промывные воды
7% - поступление из атмосферы
В океане концентрируются также все известные виды химического и механического
загрязнения гидросферы. В океан попадает около половины мирового производства ртути, до 20 тысяч т свинца из двигателей внутреннего сгорания, до 130 тысяч т пестицидов. Последствия загрязнений Мирового океана в наибольшей степени выражены в уменьшении воспроизводства живых организмов. Существуют организмы, способные поглощать и концентрировать тяжёлые металлы, использование их в пищу приводит к заболеваниям людей.
Обнаруживается общая тенденция повышения уровня океана, и идёт она за счёт
пресных вод суши. Существует точка зрения, что причина повышения уровня океана -
постепенное иссушение континентов, вызванное антропогенными факторами. Из-за
нарушения водообмена между сушей и океаном ежегодно теряется около 650 км3 пресной воды.
Крайне низкой скоростью самоочищения обладают подземные воды, отрезанные от атмосферного кислорода. Поэтому попадание в подземные воды промышленных, сельскохозяйственных и бытовых стоков, нефтепродуктов, удобрений, пестицидов резко увеличивает вероятность качественного истощения подземных вод.
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 253; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!