ГИДРОСФЕРА. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ГИДРОСФЕРЫ

Гидросфера — это совокупность всех вод Земли: материковых, океанических, атмосферных. Она находится в тесной связи с литосферой (подземные воды), атмосферой (парообразная влага) и органическим веществом биосферы, в которое она входит в качестве обязательного компонента. Подавляющая часть природных вод (94,2%) — это вода мирового океана, представляющего уникальную природную систему. Здесь происходит процесс обмена, трансформация энергии и вещества нашей планеты. Можно считать, что в морской воде присутствуют все химические элементы таблицы Менделеева. Преобладают натрий, магний, кальций, хлор, углерод, сера.

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

Основные виды загрязнения вод

1. Химическое загрязнение:

а) органическое(фенолы, нафтеновые кислоты, пестициды и др.);

б) неорганическое (соли, кислоты, щёлочи);

в) токсичное (мышьяк, соединения ртути, свинца, кадмия и др.);

г) нетоксичное.

2. Бактериальное загрязнение. Патогенные бактерии, вирусы др.

3. Радиоактивное загрязнение. Радиоактивные элементы попадают в поверхностные водоёмы при сбрасывании в них радиоактивных отходов, захоронении отходов на дне и т.д. Такое захоронение отходов называется «дампинг».

4. Механическое загрязнение. Характеризуется попаданием в воду различных механических примесей (песок, шлак, ил и т.д.).

5. Тепловое загрязнение. Связано с повышением температуры вод в результате их смешивания с более нагретыми поверхностными или технологическими водами.

Основные источники загрязнения поверхностных и подземных вод:

1) сброс в водоёмы неочищенных сточных вод;

2) смыв ядохимикатов ливневыми осадками;

3) газодымовые выбросы;

4) утечки нефти и нефтепродуктов.

НОРМИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА ВОДЫ

Качество воды оценивается по многочисленным параметрам, величины которых зависят от её назначения.

1. К основным физико-химическим показателям, определяющим органолептические свойства воды, относят привкус, запах, мутность, цветность, а также ПДК компонентов, которые ухудшают органолептические свойства воды. Привкус, запах, цветность определяются по специальным шкалам. Для питьевой воды эти показатели «на глаз» не должны ощущаться. Мутность — не более 1,5 мг/л.

2. Органолептические свойства воды во многом связаны с её кислотностью или щёлочностью. Степень кислотности (или щёлочности) должна быть не слишком велика, т.е. реакция воды близка к нейтральной. Это оценивается величиной водородного показателя pH. Для питьевой воды pH=6­­­­­­-9.

3. безопасность воды в эпидемическом отношении определяется косвенными показателями: количеством микробов в 1 мл воды (общее микробное число для питьевой воды — до 100) и содержанием бактерий группы кишечной палочки в 1 л. Для питьевой воды в водопроводе — до 3;

4. Показатели токсичности воды приводятся в виде ПДК тех веществ, которые могут встретиться в исходной воде или добавляться в неё искусственно. Это достаточно широкий перечень органических и неорганических компонентов, к которым относятся: алюминий, барий, берилий, ртуть, свинец, хлороформ, дихлорэтан и т.д.

5. Паразитологические показатели оценивают количеством патогенных микроорганизмов. Они не должны обнаруживаться в 25 л питьевой воды;

6. Органическое загрязнение воды определяют косвенным путём — по количеству кислорода, необходимого для окисления органических примесей в одном литре воды. Чем больше требуется кислорода, тем грязнее вода. Применяют два показателя: биологическая потребность в кислороде за определённое время — БПК, и химическая потребность в кислороде — ХПК — более полная оценка загрязнения, т.к. при её определении в реакцию вовлекаются даже трудноокисляемые органические вещества.

МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ВОДЫ

Механическая очистка. Применяется прежде всего для отделения твёрдых и взвешенных веществ.

1. Процеживание — первичная стадия очистки сточных вод: вода пропускается через специальные металлические решётки, установленные наклонно.

2. Отстаивание происходит в специальных ёмкостях. Общими для них являются выход очищенной воды в верхней части отстойника и гравитационный принцип осаждения частиц, которые собираются внизу.

3. Инерционное разделение осуществляется в гидроциклонах, принцип действия которых аналогичен циклонам для очистки газов.

4. Фильтрование осуществляется чаще всего через пористые материалы. Фильтры очищают воду от тонкодисперсных примесей даже при небольших концентрациях. Фильтроматериалы: кварцевый песок, гравий, антрацит, частички металлов и т.д.

5. Нефтеловушки в самом простом исполнении представляют собой отстойник, в котором выход очищенной воды происходит снизу, а нефтяная плёнка собирается сверху.

Физико-химическая очистка обеспечивает отделение как твёрдых и взвешенных частиц, так и растворённых примесей.

1. Экстракция — процесс разделения примесей в смеси двух нерастворимых жидкостей (экстрагента и сточной воды). Например, в специальных колонках стоки смешиваются с экстрагентом, отбирающим вредные вещества.

2. Флотация — процесс всплывания примесей (чаще всего маслопродуктов) при обволакивании их пузырьками воздуха подаваемого в сточную воду.

3. Нейтрализация — обработка воды щелочами или кислотами, известью, содой, аммиаком и т.п. с целью обеспечения заданной величины pH. Самый простой способ нейтрализации — смешение кислых и щелочных стоков.

4. Окисление — применяется как при водоподготовке, так и при обработке сточных вод для обеззараживания воды и уничтожения токсичных биологических примесей. Хлорирование, озонирование. В процессе хлорирования могут образоваться активные ионы хлора, обладающие канцерогенным действием. Озонирование более безопасный метод, но и более дорогой.

5. Адсорбция — способна обеспечить эффективную очистку воды от солей тяжёлых металлов, непредельных углеводородов, частичек красящих веществ и т.д. Лучший сорбент — активированный уголь.

6. Коагуляция — обработка воды специальными реагентами с целью удаления нежелательных растворённых примесей. Обработка ведётся соединениями алюминия или железа, при этом образуются твёрдые нерастворимые примеси, отделяемые обычными способами.

7. Ионообменные методы достаточно эффективны для очистки от многих растворов и даже от тяжёлых металлов. Очистка производится синтетической ионообменной смолой и, если ей предшествует механическая очистка, позволяет получить выделенные из воды металлы в виде сравнительно чистых концентрированных солей.

Биологическая очистка возможна в естественных условиях и в искусственных сооружениях. И в том и в другом случае органические примеси обрабатываются редуцентами (бактериями, простейшими, водорослями и т.д.) и превращаются в минеральные вещества. В естественных условиях очистка производится на полях фильтрации или орошения (через почву) или в биологических прудах-отстойниках, в которых концентрация загрязнений снижается до требуемых норм за счёт процессов самоочищения, осуществляемых микроорганизмами, водорослями, беспозвоночными. Пруды могут быть с поддувом воздуха (с искусственной аэрацией). В качестве искусственных сооружений могут применяться аэротенки, окситенки, метатенки и биофильтры. В тенках (аэро — с подачей воздуха, окси — с подачей кислорода, мета — без доступа кислорода) сточные воды обрабатываются микроорганизмами при определённой температуре, pH и отсутствии многих солей. На промышленных очистных сооружениях чаще применяются биофильтры, в которых активная биологическая среда менее чувствительна к колебаниям параметров среды и сточных вод.

28. ЗЕМНАЯ ПОВЕРХНОСТЬ И ЗЕМЕЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ.

ЗАЩИТА ПОЧВ

Литосфера — это твёрдая оболочка Земли (глубиной около 200 км), под которой находятся мантия и ядро.

Почва — верхний рыхлый слой литосферы. В ней сложным образом взаимодействуют:

1) минеральные частицы (песок, глина), вода, воздух;

2) детрит — отмёршее органическое вещество, остатки жизнедеятельности растений и животных;

3) множество живых организмов.

В число основных звеньев экологической защиты почв входят:

a) защита почв от водной и ветровой эрозии (эрозия почвы — процесс разрушения и сноса почвенного покрова потоками воды и ветра, различают несколько видов эрозии почв):

· ветровая эрозия в засушливых зонах, на почвах много мелких пылевидных частиц и лишённых растительности;

· водная эрозия может быть плоскостной — смыв поверхностного слоя почвы талыми водами и дождями в более низкие места, струйчатая — при таянии снега весной и в результате сильных ливней на склонах, лишённых растительности, обратная — на склонах, лишённых древесной растительности, со слабо развитой растительностью;

· велевые потоки и оползни — наиболее опасные формы водной эрозии в горах;

· вереговая эрозия — размывание берегов рек, может происходить и без влияния человека;

b) организация севооборотов и системы обработки почв с целью повышения их плодородия;

c) мелиоративные мероприятия (борьба с заболачиванием, засолением почв и т.д.) (для борьбы с заболачиванием применяют различные осушительные мероприятия — закрытый дренаж, открытые каналы, водооборотные сооружения, строительство дамб и т.д, для борьбы с засолением почв — дренаж, регулировка подачи воды, гидроизоляция оросительных каналов и т.д.);

d) рекультивация нарушенного почвенного покрова — это комплекс работ, проводимых с целью восстановления нарушенных территорий и приведения земельных участков в безопасное состояние:

· техническая рекультивация — предварительная подготовка территорий для различных видов использования (планировка поверхности, нанесение плодородных почв и т.д.);

· биологическая рекультивация — создание растительного покрова на подготовленных землях;

· строительная рекультивация — на подготовленных землях возводят здания, сооружения и т.д.;

e) защита почв от загрязнения, а полезной флоры и фауны — от уничтожения (используют экологические методы защиты растений биологические, агротехнические и т.д., повышают природную способность почв к самоочищению, не применяют особо опасные и стойкие препараты);

f) предотвращение необоснованного изъятия земель из сельскохозяйственного оборота.