Антропогенное воздействие на гидросферу. Самоочищение водной среды

курсовая работа

1. Основные сведения о гидросфере, её роль в природе и жизни человека

Гидросфера - это водная оболочка Земли, включающая в себя океаны, моря, реки, озёра, болота, подземные воды и ледники [12]. Большая часть природных вод составляет Мировой океан - 94,2%. Именно здесь протекают процессы обмена, трансформации энергии и вещества на Земле [8].

На эволюцию океана влияли различные природные процессы: солнечная радиация, геологические и химические факторы и биологические процессы. Биологические процессы протекали в результате жизнедеятельности организмов

С течением времени накапливались осадкообразования. Они играли большую роль в формировании органно-генных илов [8].

Вода является очень ценной и незаменимой. Её очень трудно получить без каких-либо примесей. Благодаря этому веществу на Земле обеспеченна жизнь. Для большой части организмов вода является средой обитания. Она имеет особенное свойство - замерзать у поверхности, что защищает животных, обитающих в ней, от неблагоприятных условий окружающей среды [8]. Гидросфера находится в тесной зависимости с литосферой (подземные воды), атмосферой (парообразная влага) и живым веществом биосферы, в которое она входит в качестве обязательного компонента. Круговорот воды является процессом её самоочищения [8]. Круговорот воды в природе (гидрологический цикл) -- процесс циклического перемещения воды в земной биосфере. Состоит из испарения воды, переноса паров воздушными течениями, их конденсации, атмосферных осадков и переноса воды в реках и других водоёмов. Большая часть испаряется с поверхности Мирового океана [21]. Этот процесс состоит из малого и большого круговорота. Малый круговорот характеризуется тем, что атмосферные осадки выпадают только над океаном, а большой тем, что они выпадают не только над океаном, но и над сушей [17]. Различные физические, химические и биологические процессы объединяются, образуя единую природу океана - древнейшую область биосферы Земли. Со времени образования океана протекало изменение его природы под воздействием различных природных процессов (солнечного излучения, геологических и геохимических факторов) и, что весьма важно, биологических процессов. Биологические процессы проявлялись и проявляются в развитии живых организмов, в усвоении солнечной энергии и накоплении свободной энергии в самих телах организмов, в биологической продуктивности и осадкообразовании на всей площади дна Мирового океана, в формировании различного рода органогенных илов.

Значение гидросферы многогранно. Вода играет важную роль в круговороте веществ на Земле. Вода участвует в формировании климата, погоды. Она, обладая большой теплоемкостью, определяет роль океанов в климатическом отношении. Океаны и моря, накопив запас тепла летом, согревают этим теплом атмосферу Земли. Содержащийся в воздухе водяной пар (наряду с углекислым газом) играет определяющую роль в тепловом балансе планеты, так как он, пропуская большую часть солнечных лучей, в значительной степени задерживает тепловое излучение планеты в мировое пространство. Из тропических широт океанические течения несут тепло в северные моря, смягчая и выравнивая климат планеты.

Вода является универсальным растворителем, из всех жидкостей она - наилучший растворитель, в ней растворяются почти все вещества. Вода - великий скульптор, формирующий поверхность планеты. Она активизирует процессы почвообразования и участвует в формировании плодородия почвы.

Велико биологическое значение воды. Жизнь на Земле зародилась в водной среде и продолжает быть связана с водой.

С участием воды в процессе фотосинтеза происходит образование органического вещества, при этом выделяется кислород (это кислород, который содержался в воде). Он используется при дыхании и является основой для распространенных в природе и важных для обмена веществ окислительных процессов. В водной среде протекает большинство химических реакций, связанных с обменом веществ в организме. Обмен веществ включает в себя как непременный, органически входящий в него процесс - водный обмен. Благодаря этому свойству вода стала носителем жизни. Только в жидкой водной среде совершаются процессы пищеварения и усвоения пищи в желудочно-кишечном тракте, идет синтез «живого» вещества в клетках организма. Вода входит в состав тел живых организмов, всех их органов и тканей. Потеря воды организмом ведет к его гибели. Для человека смертельна потеря воды в пределе 15-20%. Физиологическая потребность составляет в среднем 2,5 л воды в сутки. В общем, вода является структурной и функциональной основой жизни [8].

Вода играет большую роль для человека: это - вид транспорта, источник электрической энергии, разнообразного сырья, в том числе лекарственного сырья. Вода в больших количествах используется в хозяйственно-бытовых и санитарных целях, при этом растет культура человека, растет и расход воды. Если ранее воду брали ведрами из колодцев, колонок, и вода расходовалась экономно (на одного человека приходилось в среднем 20 литров в сутки), то в настоящее время в городах на человека приходится 150-200-250 литров воды в сутки и более. Очень широко применяется вода в промышленности. В целом, по всем видам водоснабжения город с населением 1 млн. человек потребляет 0,5 млн. м3 воды в сутки. Прогноз, сделанный на 2000 год (М.И. Львович, 1974) показывал, что общее количество потребляемой воды значительно увеличится, возрастет и объем сточных вод, достигнув 6000 км3. При этом известно, что сточные воды загрязняют в 10-15 раз больше вод, чем сброшено. Для разбавления указанного количества стоков потребуется использовать весь годовой устойчивый речной сток [8].

Таким образом, следует выделить, что не могло вы возникнуть и развиваться всё живое на планете без воды, она является непременным условием образования климата на поверхности Земли.

2. Основные источники загрязнения воды

Как уже известно, человеку вода просто необходима для обеспечения жизни. И человек, в свою очередь, пренебрегая к этому драгоценному ресурсу, зачастую очень не рационально использует его, что приводит к большим проблемам не только для самого человека, но и для всех обитателей планеты. Водные ресурсы -- это пригодные для использования воды рек, озёр, каналов, водохранилищ, морей и океанов [23]. Они являются количественно неисчерпаемы. Однако, человек в ходе своей деятельности, загрязняя и используя небрежно воду, резко сокращает водные ресурсы [3].

Источник загрязнения - это источник, который вносит в поверхностные и подземные воды различные вредные соединения, отходы, микроорганизмы [8]. Основными источниками загрязнения воды являются:

· Бытовые отходы

· Сельское хозяйство

· Промышленность

Бытовые отходы. Значительная часть бытовых отходов -- это канализационные стоки [19]. Сточные воды - это воды, сброс которых в водные объекты осуществляется после их использования или сток которых осуществляется с загрязненной территории(табл.1) [18]. Их можно разделить на несколько видов:

· технологические, они возникают при процессах предварительной мойки, промежуточной и финишной промывки, при использовании воды в качестве растворителя;

· хозяйственно-бытовые (хозяйственно-фекальные), образуются в жилищно-бытовом секторе, в сфере общественного питания, санитарно-технического обслуживания на предприятиях;

· поверхностные, образуются при атмосферных осадках, таянии снежного покрова, при уборке асфальтированных и бетонных территорий [8]. Больше всего от антропогенной деятельности человека, в частности от загрязнения, страдают реки. Наиболее загрязнёнными являются Волга, Днепр, Дунай, Рейн, Урал, Миасс, Исеть, Тобол на Урале, Ганг, Хуанхэ и Янцзы, Св. Лаврентия, Колорадо и Миссисипи [8].

Большая часть этой воды после использования поступает на коммунальные очистные сооружения, где после очистки сбрасывается в естественные водоемы или же идет на повторное использование. Возможность возникновения в уже очищенных стоках болезнетворных бактерий не исключается. В результате, в городах периодически возникают вспышки различных заболеваний. В канализацию вместе с бытовыми стоками поступает различная бытовая химия. Стоки изобилуют туалетной бумагой, пищевыми отходами и прочим мусором, который люди спускают в унитаз вместо того, чтобы отправить его в бак для бытовых отходов. Свою лепту в загрязнение воды вносят и стоки, поступающие в канализацию с городских улиц. В них содержатся: листья, песок, химические реагенты, ускоряющие таяние снега и льда, полиэтилен [rosao.ru]. Сточные воды можно разделить на несколько видов:

"right">Таблица 1

Характеристика бытовых и промышленных сточных вод (по С.Н. Черкинскому, 1971)

Показатели

Бытовые сточные воды

Промышленные сточные воды

Происхождение

Образуются в результате хозяйственно-бытовой деятельности и физиологических выделений людей

Образуются в результате технологических процессов на производстве, сопровождающихся удалением отходов, потерей сырья и реагентов или годовой продукции

Количество

Ограничено пределами водопотребления населения для физиологических и культурно-бытовых нужд

Определяется потребностями технологических процессов и характеризуется значительными колебаниями

Внешний вид

Однообразный

Крайне различный

Режим спуска

Ограниченная степень неравномерности, определяющаяся бытовыми условиями жизни населения

Различный - соответственно технологическому процессу, может быть весьма неравномерным

Взвешенные вещества

Обнаруживаются по количеству и качеству

Крайне разнообразны по количеству и качеству

Реакции

Нейтральная и слабощелочная

От резкощелочной до резкокислой, нередко меняющейся во времени

Химический состав

Однообразный, преобладают органические соединения животного или растительного происхождения

Различный, могут преобладать органические синтетические вещества или минеральные соединения

Токсичность и бактерицидность

Не свойственна

Может обнаруживаться в различной степени

Типичность состава и свойств

Заметно выраженна, колебания концетрации зависят от уровня водопотребления

Выраженна лишь для одинаковых производств

Гигиеническое значение

Преимущественно эпидемиологическое значение, всегда общесанитарное

Преимущественно общесанитарное значение, иногда эпидемиологическое, часто токсилогическое

Методы обезвреживания

Биологические на типовых сооружениях с дезинфекцией

Самые разнообразные, часто химико-механические, дезинфекция как исключение

Сельское хозяйство. Сточные сельскохозяйственные воды содержат огромное количество химических веществ, порой очень опасных для людей и животных, а также частички почвы. К загрязняющим «сельскохозяйственную» воду веществам относятся: калий и фосфор; неорганические и органические удобрения, в состав которых входит азот; пестициды и гербициды, применяемые для борьбы с сорняками; фунгициды, инсектициды и другая «химия», способная вызвать тяжелые отравления и даже смерть человека. Кроме этого, часть сельскохозяйственных стоков составляет воды с мясо-молочных ферм и птицефабрик, в которой содержатся различные органические останки и фекалии. Пропустить воду, используемую для орошения сельскохозяйственных угодий, через очистные сооружения технически невозможно, так как после полива полей она уходит в землю, проникая оттуда в грунтовые воды. С очисткой стоков в животноводстве и на птицефермах немного проще, ибо монтаж установок для очистки их сточных вод не представляет серьезной проблемы. Но не все владельцы подобных сельскохозяйственных предприятий тратятся на монтаж очистных систем, сбрасывая воду в специальные отстойники или же в ближайший естественный водоем [19].

Промышленность. В странах с развитым промышленным производством основными потребителями и загрязнителями воды являются предприятия различных отраслей экономики. Количество их сточных вод почти в три раза превышает коммунально-бытовые стоки (табл. 1). На производстве вода используется повсеместно и может выступать в роли сырья, охладителя, обогревателя или же выполнять роль транспортных артерий, а также быть частью сортировочных и промывочных установок. Кроме этого, часть отходов большинства предприятий, также выводится с помощью воды. Для этих целей она используется практически везде -- нефтеперерабатывающая промышленность, машиностроение, химические и пищевые предприятия и т.д. (табл. 2). Поскольку очищать и утилизировать промышленные стоки дорого, то различные предприятия сбрасывают загрязнённые стоки в природные водоемы или в коммунальные канализационные коллекторы. Большую часть промышленных стоков составляют отходы черной и цветной металлургии, предприятий органического синтеза, нефтеперерабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности. И хотя в основной своей массе такие стоки не несут вреда человеку, они нарушают экологические равновесие природных и искусственных водоемов.

"right">Таблица 2

Приоритетные загрязнители водных экосистем по отраслям промышленности

Отрасль промышленности

Преобладающий вид загрязняющих компонентов

Нефтегазодобыча, нефтепереработка

Нефтепродукты, СПАВ, фенолы, эммонийные соли, сульфиды

Целлюлозно-бумажный комплекс, лесная промышленность

Сульфаты, органические вещества, лигнины, смолистые и жирные вещества, азот

Машиностроение, металлобработка, металлургия

Тяжёлые металлы, взвешенные вещества, фториды, цианиды, аммонийный азот, нефтепродукты, фенолы, смолы

Химическая промышленность

Фенолы, нефтепродукты, СПАВ, ароматические углеводороды, неорганика

Горнодобывающая, угольная

Неорганика, фенолы, взвешенные вещества

Лёгкая, текстильная, пищевая

СПАВ, нефтепродукты, органические красители, другие органические вещества

Таким образом, вся антропогенная деятельность связана с тем, что человек негативно влияет на гидросферу, загрязняя её различными видами отходов. Задача человечества состоит в том, чтобы снизить интенсивность негативных последствий.

Делись добром ;)