Загрязнение пресной воды

Загрязнение пресной воды.

1.Введение:

   Вода - самое распространенное неорганическое соединение на нашей 
планете. Вода - основа всех жизненных процессов, единственный источник 
кислорода в главном движущем процессе на Земле - фотосинтезе. Вода 
присутствует во всей биосфере: не только в водоемах, но и в воздухе, и в 
почве, и во всех живых существах. Последние содержат до 80-90% воды в 
своей биомассе. Потери 10 - 20% воды живыми организмами приводят к их 
гибели.  
   В естественном состоянии вода никогда не свободна от примесей. В 
ней растворены различные газы и соли, находятся взвешенные твердые 
частички. В 1 л пресной воды может содержаться до 1 г солей.  
   Большая часть воды сосредоточена в морях и океанах. На пресные 
воды приходится всего 2% . Большая часть пресных вод (85%) сосредоточена 
во льдах полярных зон и ледников. Возобновление пресных вод происходит в  результате круговорота воды. 
   С появлением жизни на Земле круговорот воды стал относительно 
сложным, так как к простому явлению физического испарения (превращения 
воды в пар) добавились более сложные процессы, связанные с 
жизнедеятельностью живых организмов. К тому же роль человека по мере его развития становится все более значительной в этом круговороте.

Человечество потребляет на свои нужды огромное количество пресной 
воды. Основными ее потребителями являются промышленность и сельское 
хозяйство. Наиболее водоемкие отрасли промышленности - горнодобывающая, сталелитейная, химическая, нефтехимическая, целлюлозно-бумажная и пищевая. На них уходит до 70% всей воды, затрачиваемой в промышленности. Главный же потребитель пресной воды - сельское хозяйство: на его нужды уходит 60-80% всей пресной воды.  
 
   Уже в настоящее время недостаток пресной воды испытывают не только 
территории, которые природа обделила водными ресурсами, но и многие 
регионы, еще недавно считавшиеся благополучными в этом отношении. В 
настоящее время потребность в пресной воде не удовлетворяется у 20% 
городского и 75% сельского населения планеты.  
 
2.Загрязнение воды: 

   Под загрязнением водоемов понимается снижение их биосферных 
функций и экономического значения в результате поступления в них вредных веществ.  
   В большинстве случаев загрязнение пресных вод остаётся невидимым, поскольку загрязнители растворены в воде. Но есть и исключения: пенящиеся моющие средства, а также плавающие на поверхности нефтепродукты и неочищенные стоки. Есть несколько природных загрязнителей. Находящиеся в земле соединения алюминия попадают в систему пресных водоёмов в результате химических реакций. Паводки вымывают из почвы лугов соединения магния, которые наносят огромный ущерб рыбным запасам.

   Однако объём естественных загрязняющих веществ ничтожен по сравнению с производимыми человеком. Ежегодно в водные бассейны попадают тысячи химических веществ с непредсказуемым действием, многие из которых представляют собой новые химические соединения. В воде могут быть обнаружены повышенные концентрации токсичных тяжелых металлов (как кадмия, ртути, свинца, хрома), пестициды, нитраты и фосфаты, нефтепродукты, поверхностно-активные вещества .

   Как известно, ежегодно в моря и океаны попадает до 12 млн тонн нефти. Определенный вклад в повышение концентрации тяжелых металлов в воде вносят и кислотные дожди. Они способны растворять в грунте минералы, что приводит к увеличению содержания в воде ионов тяжелых металлов. С атомных электростанций в круговорот воды в природе попадают радиоактивные отходы. Сброс неочищенных сточных вод в водные источники приводит к микробиологическим загрязнениям воды.

  По оценкам Всемирной организации здравоохранения 80 % заболеваний в мире вызваны неподобающим качеством и антисанитарным состоянием воды. В сельской местности проблема качества воды стоит особенно остро — около 90 % всех сельских жителей в мире постоянно пользуются для питья и купания загрязненной водой. Источники загрязнения попадают в пресную воду различными путями: в результате несчастных случаев, намеренных сбросов отходов, проливов и утечек.

    
   Ограниченные запасы пресной воды еще больше сокращаются из-за их 
загрязнения. Главную опасность представляют сточные воды (промышленные, сельскохозяйственные и бытовые), поскольку значительная часть использованной воды возвращается в водные бассейны в виде сточных вод.

   Качество воды большинства водных объектов не отвечает нормативным 
требованиям. Состояние водных источников и систем централизованного 
водоснабжения не может гарантировать требуемого качества питьевой воды, 
а в ряде регионов (Южный Урал, Кузбасс, некоторые территории Севера) это 
состояние достигло опасного уровня для здоровья человека. Службы 
санитарно-эпидемиологического надзора постоянно отмечают высокое 
загрязнение поверхностных вод. 
 
   Около 1/3 всей массы загрязняющих веществ вносится в водоисточники 
с поверхностным и ливневым стоком с территорий санитарно- 
неблагоустроенных мест, сельскохозяйственных объектов и угодий, что 
влияет на сезонное( в период весеннего паводка) ухудшение качества 
питьевой воды, ежегодно отмечаемое в крупных городах.  
В связи с этим проводится гиперхлорирование воды, что, однако 
небезопасно для здоровья населения в связи с образованием 
хлорорганических соединений. 

   Одним из видов загрязнения водоемов является тепловое загрязнение. 
Электростанции, промышленные предприятия часто сбрасывают подогретую 
воду в водоем. Это приводит к повышению в нем температуры воды. С 
повышением температуры в водоеме уменьшается количество кислорода, 
увеличивается токсичность загрязняющих воду примесей, нарушается 
биологическое равновесие.  
   В загрязненной воде с повышением температуры начинают бурно размножаться болезнетворные микроорганизмы и вирусы. Попав в питьевую воду, они могут вызвать вспышки различных заболеваний. К самым явным признакам загрязнения пресных водоёмов относится цветение воды (бурное развитие фитопланктона). Этот процесс наблюдается, когда вода обогащается смесью органических соединений, выщелоченных из окружающей почвы. Такое обогащение в большей степени вызывают фосфаты, чем нитраты.

   Пресная вода превращается в рассадник потенциально опасных видов бактерий, простейших и грибов. Такие бактерии, как сальмонелла и листерия опасны для здоровья человека. Одним из основных загрязнителей поверхностных вод является нефть и нефтепродукты. Нефть может попадать в воду в результате естественных ее выходов в районах залегания. Но основные источники загрязнения связаны с человеческой деятельностью: нефтедобычей, транспортировкой, переработкой и использованием нефти в качестве топлива и промышленного сырья.

 
   В ряде регионов важным источником пресной воды являлись подземные 
воды. Раньше они считались наиболее чистыми. Но в настоящее время в 
результате хозяйственной деятельности человека многие источники 
подземной воды также подвергаются загрязнению. Нередко это загрязнение 
настолько велико, что вода из них стала непригодной для питья.  
   Подземные воды (особенно верхних, неглубоко залегающих, водоносных 
горизонтов) вслед за другими элементами окружающей среды испытывают 
загрязняющее влияние хозяйственной деятельности человека. Подземные воды страдают от загрязнений нефтяных промыслов, предприятий горнодобывающей промышленности, полей фильтрации, шламонакопителей и отвалов металлургических заводов, хранилищ химических отходов и удобрений, свалок, животноводческих комплексов, не канализированных населенных пунктов. Происходит ухудшение качества воды в результате подтягивания некондиционных природных вод при нарушении режима эксплуатации водозаборов. Площади очагов загрязнения подземных вод достигают сотен квадратных километров. 
  

   Из загрязняющих подземные воды веществ преобладают: нефтепродукты, 
фенолы, тяжелые металлы (медь, цинк, свинец, кадмий, никель, ртуть), 
сульфаты, хлориды, соединения азота. 
  

   Нефть и нефтепродукты на современном этапе являются  основными загрязнителями внутренних водоемов, вод и морей, Мирового океана. Попадая в водоемы, они создают разные формы загрязнения: плавающую на воде нефтяную пленку, растворенные или эмульгированные в воде.  При этом изменяется запах, вкус, окраска, поверхностное натяжение, вязкость воды, уменьшается количество кислорода, появляются  вредные органические вещества, вода приобретает токсические свойства и  представляет угрозу не только для человека. 12 г нефти делают непригодной для употребления тонну воды.

   Довольно вредным загрязнителем промышленных вод является фенол. Он содержится в сточных водах многих нефтехимических предприятий. При этом резко снижаются биологические процессы водоемов, процесс их самоочищения, вода приобретает специфический запах карболки. Наибольшую опасность для водной среды из металлов представляют ртуть, свинец и их соединения.

   Расширенное производство (без очистных сооружений) и применение 
ядохимикатов на полях приводят к сильному загрязнению водоемов вредными соединениями. Загрязнение водной среды происходит в результате прямого внесения ядохимикатов при обработке водоемов для борьбы с вредителями, поступления в водоемы воды, стекающей с поверхности обработанных сельскохозяйственных угодий, при сбросе в водоемы отходов 
предприятий-производителей, а также в результате потерь при 
транспортировке, хранении и частично с атмосферными осадками.  
 
   Наряду с ядохимикатами сельскохозяйственные стоки содержат 
значительное количество остатков удобрений (азота, фосфора, калия), 
вносимых на поля. Кроме того, большие количества органических соединений азота и фосфора попадают со стоками от животноводческих ферм, а также с канализационными стоками. Повышение концентрации питательных веществ в почве приводит к нарушению биологического равновесия в водоеме. Во многих водных объектах концентрации загрязняющих веществ превышают предельно допустимую концентрацию, установленную санитарными и рыбоохранными правилами.

3.Определение уровня загрязнения:

 
   На загрязнение  могут указывать такие признаки, как мёртвая рыба, но есть и  более сложные методы его обнаружения.  Загрязнение пресной воды измеряется  в показателях биохимической  потребности в кислороде (БПК)  — то есть сколько кислорода поглощает загрязнитель из воды. Этот показатель позволяет оценить степень кислородного голодания водных организмов. 
   В то время как норма биохимической потребности в кислороде  для рек Европы равна 5 миллиграмм на литр, в неочищенных бытовых стоках этот показатель достигает 350 миллиграмм на литр. Большой вред наносит молоко при сливе его избыточного количества, так как вызываемое им загрязнение в 400 раз больше, чем от бытовых стоков.

4. Методы очистки сточных вод

   В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако  он протекает медленно. Пока промышленно- бытовые  сбросы были невелики, реки сами справлялись с ними. В наш индустриальный век в связи с резким увеличением отходов водоемы уже не справляются со столь значительным загрязнением. Возникла необходимость обезвреживать, очищать сточные воды и утилизировать их.

  Очистка  сточных вод - это обработка сточных вод с целью разрушения или удаления  из них вредных веществ. Освобождение сточных вод от загрязнения- сложное производство. В нем, как и в любом другом производстве имеется сырье (сточные воды) и готовая продукция (очищенная вода)

   Методы очистки сточных вод  можно разделить на:

механические, химические, физико-химические  и  биологические, когда же они применяются вместе, то метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным.

   Применение того или иного метода в каждом конкретном случае определяется характером загрязнения и степенью вредности примесей.

   Сущность механического метода состоит в том, что из сточных вод путем отстаивания и фильтрации удаляются механические примеси. Механическая очистка позволяет выделять из бытовых сточных вод до 60-75% нерастворимых примесей, а из промышленных до 95%, многие из которых как ценные примеси, используются в производстве.

   Химический метод заключается в том, что в сточные воды добавляют различные химические реагенты, которые вступают в реакцию с загрязнителями и осаждают их в виде нерастворимых осадков. Химической очисткой достигается уменьшение нерастворимых примесей до 95% и растворимых до 25%

   При физико-химическом методе обработки из сточных вод удаляются тонко дисперсные и растворенные неорганические примеси и разрушаются органические и плохо окисляемые вещества. Чаще всего из физико-химических методов применяется коагуляция, окисление, сорбция, экстракция . Широкое применение находит также электролиз. Он заключается в разрушении органических веществ в сточных водах и извлечении металлов, кислот и  других неорганических веществ.

    Загрязненные сточные воды очищают также с помощью ультразвука, озона и высокого давления. Хорошо зарекомендовала себя очистка путем хлорирования.

   Среди методов очистки сточных вод большую роль должен сыграть биологический метод, основанный на использовании закономерностей биохимического и физиологического самоочищения рек и других водоемов. Есть несколько типов биологических устройств по очистке сточных вод: биофильтры и биологические пруды.

   В биофильтрах сточные воды пропускаются через слой крупнозернистого материала, покрытого тонкой бактериальной пленкой. Благодаря этой пленке интенсивно протекают процессы биологического окисления. Именно она служит действующим началом в биофильтрах.