Самоочищение в биосфере

НЕГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

«КАМСКИЙ ИНСТИТУТ ГУМАНИТАРНЫХ И  ИНЖЕНЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ»

 

Факультет «Инженерных технологий»

Кафедра «Инженерной  экологии и техносферной безопасности»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

По  дисциплине: «Охрана и инженерная защита водных ресурсов»

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

студент группы УЗЭ-10

Галиев М.В.

Проверил:

К.Т.Н. Доцент

Юнусова Л.З.

 

 

 

 

 

Ижевск 2014

2014

 

1.СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение		3
1	Гидросфера	5
2	Самоочищение  в биосфере	9
2.1	Самоочищение  в пресных водоемах	9
2.2	Самоочищение в морях  и океанах	11
2.3	Значение воды в хозяйственной  деятельности человека	12
2.4	Загрязнение водных ресурсов сточными водами	14
3	Защита водных ресурсов	15
3.1	Охрана водных ресурсов и  предотвращение пагубного воздействия  на них	15
3.2	Рациональное использование  природных вод	16
4	Заключение	19
Список литературы		22

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Вода – весьма распространенное на Земле вещество. Она обеспечивает жизнь всем организмам, и является единственным источником кислорода  в главном жизненном процесса на Земле – фотосинтезе. Все живые  существа на 80-90 % состоят из воды. Потеря 10-20 % Согласно современным представлениям само происхождение жизни связывается  с морем. Во всяком организме вода представляет собой среду, в которой  протекают химические процессы, обеспечивающие жизнедеятельность организма; кроме  того, она сама принимает участие  в целом ряде биохимических реакций.

Ни одна сфера человеческой деятельности не обходится без использования  воды, ведь она – это сама жизнь. Масса пресной воды на земном шаре составляет 31 млн. км³, основное количество которой (96%) сосредоточена в ледниках Гренландии, Антарктиды, горных массивов, в айсбергах и зоне вечной мерзлоты. Из всего количества пресной воды только около 1 % используется человечеством для удовлетворения своих потребностей. 

Каждый житель Земли в  среднем потребляет 650 м³ воды в год (1780 л в сутки). Однако для удовлетворения физиологических потребностей достаточно 2,5 л в день, т. е. около 1 м³ в год. Большое количество воды требуется сельскому хозяйству (69 %) главным образом для орошения; 23 % воды потребляет промышленность; 6 % расходуется в быту.

Теперь возникает вопрос: почему же человеку так необходима качественная вода?   Когда-то люди довольствовались водой, которую они находили в реках, озерах, ручьях и колодцах. Но с развитием промышленности и ростом населения появилась необходимость гораздо тщательнее управлять водоснабжением, чтобы избежать вреда для здоровья человека и ущерба окружающей среды. Загрязнению подвержены все категории вод: океанические, континентальные, подземные, хотя и в разной степени.

Качество вод (это совокупность физических, химических, биологических  и бактериологических показателей, которые удовлетворяют требования потребителей[15]), особенно пресных, стало  одним из важнейших факторов здоровья населения. Всемирная организация  охраны здоровья (ВООЗ) отмечает, что  на планете от низкого качества воды ежегодно умирает около 5 млн. человек (в основном детей), а получают различной  степени отравления или заболевания  от 500 миллионов до 1 миллиарда человек, что 80% заболеваний на планете вызваны  потреблением некачественной питьевой воды. Проблема чистой воды стоит перед многими странами.

Истощая или загрязняя  воды, человек не только лишает себя данного ресурса, но и разрушает  среды жизни многих организмов, нарушает свойственные им связи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Гидросфера

- водная оболочка Земли  - это совокупность океанов, морей, озер, рек, ледяных образований, подземных и атмосферных вод. Общая площадь океанов и морей в 2,5 раза превышает территорию суши

Вода – самое распространенное вещество в природе. Она находится  в свободном состоянии (океаны, моря, озера, реки, ледники), содержится в  минералах, горных породах, почве и  входит в состав живых организмов (50 – 90 % их массы, а в теле медузы и огурца – около 98 %). Планета  Земля содержит около 16 млрд км³ воды, что составляет 0,25 % ее массы. Основная часть воды находится в глубинных зонах (мантии) Земли. По месту размещения воду разделяют на атмосферную, поверхностную и подземную.

Все водные источники (океаны, моря, реки, озера, водоемы, ледники, болота, атмосферные и подземные воды) входят в состав Мирового океана и  образуют гидросферу планеты Земля. Большая часть поверхности планеты (около 71 %) покрыта водами Мирового океана. Общий объем воды в нем  составляет 1 370 323 тыс. км³ – около 94 % всей воды планеты. Верхняя граница гидросферы проходит на высоте нижних слоев стратосферы до высоты озонового экрана (приблизительно на высоте 20 км). Вода в атмосфере находиться в парообразном состоянии и перемещается. Нижняя граница гидросферы проходит в литосфере на глубине 3 – 3,5 км от поверхности земли.

Кроме вод Мирового океана наибольшее количество воды находится  в литосфере – подземные воды гидросферы (грунтовые, подгрунтовые, межпластовые безнапорные и напорные воды, воды трещин карстовых пустот). Подземные воды составляют 60 млн км³ , или 4,12 % общего объема, и находятся на различных глубинах (до нескольких сотен метров). Однако в зоне активного водообмена их содержится меньше чем 4 млн км³. В ледниках находится 24 млн км³ воды, в озерах и водохранилищах – 280 тыс. км³, в почвах – 85 тыс. км³, в атмосфере – 14 тыс. км³. Вода, находящаяся в руслах рек, составляет только 1,2 тыс. км³ (таблица 2.1). 
 
Таблица 1.1 Распределение массы воды гидросферы.

Составляющая гидросферы	Масса воды, 1015 т	Часть суммарной массы, %
Мировой океан    Подземные и грунтовые воды    Снеголедниковые образования    Озера, пруды    Почвенная влага    Болта     Атмосферная влага    Реки, ручьи     Всего	13338 (1386)    100 (4 - 200)    26 (24 - 30)    0,28 (0,18 – 0,17)    0,1 (0,06 – 0,1)    0,1 (0,01 – 0,1)    0,0014    0,012 (0,002)    1464,4826	91,363    6,828    1,776    0,019    0,0068    0,068    0,0000955    0,0000820    100

 

К поверхностным водам  принадлежат воды океанов, морей, озер, рек, болот, ручьев и штучных озер. Океаны, моря и некоторые озера  – соленые. В реках, большинства  озер, прудах, штучных водохранилищах, болотах и ручьях вода пресная. Последнюю, как правило, используют для хозяйственного водообеспечения. Итак, на Земле большинство вод (почти 1.5 млрд км³) содержит значительное количество растворенных солей. К ним принадлежат воды океанов, морей, некоторых озер и большинства подземных вод вне зоны активного водообмена.

Пресная вода составляет незначительную часть гидросферы (менее 4 %). Основная масса пресной воды (до 77 %) находится в снего-ледниковом покрове[5]. Распределение воды в гидросфере достаточно неравномерно, про это свидетельствуют данные таблицы 1.1.

Наибольшие запасы пресной  воды сосредоточены в снего-ледниковых покровах Антарктиды, Гренландии и Арктики. Вода в ледниках пребывает в твердом состоянии и характеризуется наименьшим содержанием солей среди известных водных источников в природе. Максимальная минерализация ледниковой воды составляет 3мг/л. Человечество, рассматривая водный баланс будущего, с надеждой смотрит на эту огромную «кладовую» пресной воды, где сосредоточено до 77 % всех запасов пресной воды нашей планеты. Уже существуют проекты буксирования айсбергов из ледников Антарктиды в Австралию, Южную Америку и другие регионы. По стоимости вода из ледников не будет превышать стоимости подземных или пресных вод.

В недрах Земли вода может  существовать в жидком состоянии  до глубины 5 км от поверхности, а отдельных  случаях и до глубины 10 км. На большей  глубине при высокой температуре  вода превращается в пароводяную  смесь. В критических условиях при  температуре 374ºC для пресной воды и 425ºC для соленых насыщенных растворов  и давлении 21,8 МПа она образует своеобразную водяную плазму, то есть исчезает отличия между паром  и жидкой водой. При этих условиях молекулы жидкой воды приобретают скорости молекул газа, а ее плотность приближается к плотности жидкой воды.

Подземная вода может пребывать  в свободном, парообразном и физически  связном состоянии. К физически связной воде обычно принадлежит крепко связная гигроскопическая вода, которая удерживается молекулярными силами на поверхности частичек породы. На больших глубинах при высоком давлении, которое достигает сотен мегапаскалей, вода выдавливается из породы и переходит в свободное состояние. К физически связной воды принадлежит также капиллярная вода, которая под действием капиллярных сил перемещается в тонких порах и трещинах.

В мировых запасах пресной  воды часть подземных и грунтовых вод составляет около 22,4 %.

Подземные воды заполняют  поры, трещины и пустоты, тесно  контактируют с почвой и породами земной коры. Для них характерно слоевое размещение водоносных горизонтов (рисунок 1), которые отделены водонепроницаемыми пластами пород, слабая связь с атмосферой, незначительное развитие биологических  процессов, бедность форм жизни, повышенные температура и давление. Все это  содействует меньшему загрязнению  вод нечистотами и микроорганизмами, благодаря чему они по качеству приближены к питьевым водам. Находясь на значительных и различных глубинах, они характеризуются  стабильным химическим составом, содержат больше полезных для здоровья человека веществ (соединений Кальция, Йода и  др.). однако и подземные воды могут загрязняться, если фильтровального слоя пород недостаточно.

 

 

 

 

 

 

 

 

2. САМООЧИЩЕНИЕ  В ГИДРОСФЕРЕ.

Самоочищение в гидросфере связано с круговоротом веществ. Напряженность, направляемость и полнота самоочищения регулируются биотическим круговоротом, который в свою очередь определяется географическими особенностями его расположения, влиянием геофизических и антропогенных воздействий.

2.1. Самоочищение  в пресных водоемах.

Самоочищение в водоемах обеспечивается совокупной деятельностью населяющих их организмов: бактерий, водорослей и высших водных растений, различных беспозвоночных животных. Поэтому одна из важнейших природоохранных задач состоит в том, чтобы поддерживать эту способность.

Каждый водоем - это сложная  живая система, где обитают растения, специфические организмы, в том  числе и микроорганизмы, которые постоянно размножаются и отмирают. Если в водоем попадают бактерии или химические примеси, то в условиях девственной природы процесс самоочищения протекает быстро и вода восстанавливает свою первозданную чистоту.

Факторы самоочищения водоемов многочисленны и многообразны. Условно их можно разделить на три группы: физические, химические и биологические.

а) Среди физических факторов, обусловливающих самоочищение водоемов, первостепенное значение имеют разбавление, растворение и перемешивание поступающих загрязнений. Интенсивное течение рек обеспечивает хорошее, перемешивание и снижение концентраций взвешенных частиц. Оседание в воде нерастворимых осадков, а также отстаивание загрязненных вод способствуют самоочищению водоемов. Микроорганизмы в силу собственной тяжести или осаждения на других органических и неорганических частицах постепенно оседают на дно, подвергаются действию других факторов. Увеличение интенсивности действия физических факторов способствует быстрому отмиранию загрязняющей микрофлоры.

б) Важным физическим фактором самоочищения водоемов является ультрафиолетовое излучение Солнца. Под влиянием этого излучения происходит обеззараживание воды. Эффект обеззараживания основан на прямом губительном воздействии ультрафиолетовых лучей на белковые коллоиды и ферменты протоплазмы микробных клеток. Ультрафиолетовое излучение может воздействовать не только на обычные бактерии, но и на споровые организмы и вирусы.

в) Из химических факторов самоочищения водоемов следует отметить окисление органических и неорганических веществ.

г) В процессе самоочищения водоема участвуют водоросли, плесневые и дрожжевые грибы. Однако фитопланктон водоема не всегда положительно воздействует на процессы самоочищения. В отдельных случаях массовое развитие сине-зеленых водорослей в искусственных водоемах можно рассматривать как процесс самозагрязнения.