Экология. Проблема загрязнения природных вод Земли

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРНАУКИ РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Тверской государственный технический университет»

РЕФЕРАТ

по курсу «Концепции современного естествознания»

на тему: «Экология. Проблема загрязнения природных вод Земли»

Содержание

Введение

1. Основные виды загрязнения природных вод земли

1.1 Биологическое загрязнение

1.2 Химическое загрязнение

1.3 Физическое загрязнение

2. Источники загрязнения природных вод

2.1 Сточные воды предприятий нефтедобывающей промышленности

2.2 Отходы транспорта

2.3 Загрязнения, приносимые воздушными массами

2.4 Тепловые загрязнения

3. Пути решения проблемы загрязнения

3.1 Очистка промышленных и бытовых сточных вод

3.2 Развитие в производстве технологий оборотного водоснабжения, не требующего дополнительного водозабора и стока вод

4. Последствия нехватки пресной воды

5. Прогнозы экспертов

Заключение

Список используемых источников

Введение

В настоящее время, проблема загрязнения природных вод Земли является наиболее актуальной. Без воды человек не может прожить более трех суток, но, понимая всю важность роли воды в его жизни, человек в процессе своей деятельности нещадно загрязняет ее.

Таким образом, очень большой объем пресных вод сейчас стал совершенно непригодным. Резкое ухудшение качества пресной воды произошло в результате загрязнения ее химическими и радиоактивными веществами, ядохимикатами, синтетическими удобрениями и канализационными стоками и это уже глобальная экологическая проблема современности.

Огромное значение вода имеет в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Общеизвестна необходимость ее для бытовых потребностей человека, всех растений и животных. Для многих живых существ она служит средой обитания. Дефицит пресной воды уже сейчас становится мировой проблемой. Все более возрастающие потребности промышленности и сельского хозяйства в воде заставляют все страны, ученых мира искать разнообразные средства для решения этой проблемы, ведь в развитых странах на каждого жителя приходится 200 - 300 литров воды в сутки, в городах - 400 - 500л. В то же время 60% суши не имеет достаточного количества пресной воды. Четвертая часть человечества ощущает ее недостаток, а еще 500 млн. страдают от недостатка и плохого качества питьевой воды, что приводит к кишечным заболеваниям.

Целью данной работы является рассмотрение проблемы загрязнения природных вод земли. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Рассмотреть основные виды загрязнения вод Земли

2. Исследовать источники загрязнения вод

3. Продемонстрировать пути решения данной проблемы

1.Основные виды загрязнения природных вод земли

1.1 Биологическое загрязнение - сброс в воды водоемов большого количества органических веществ, способных к брожению. Их происхождение различно: сточные городские и промышленные воды, содержащие пищевые продукты и фекалии, сточные воды сахарных заводов и целлюлозно-бумажных комбинатов и т. д. Многие биогенные вещества дают животноводческие комплексы. Так, например, один комплекс для откорма 10 тысяч голов скота дает столько же сточных вод, сколько город со 100-тысячным населением. Большое количество почвы, органики и минеральных удобрений смывается в водные объекты с сельскохозяйственных территорий во время половодья и после сильных дождей.

Чрезмерное обогащение водоемов биогенами приводит к их эвтрофикации, то есть к резкому повышению биопродуктивности. При этом начинается массовое размножение фитопланктона, в первую очередь неприхотливых сине-зеленых водорослей. «Цветение» воды и постепенное отмирание массы водорослей становится источникомвторичного загрязнения. Далее водоем медленно «умирает» из-за расходования всех запасов кислорода. Таким образом, антропогенная эвтрофикация вызывается не ядовитыми загрязнениями, а тем, что всегда считалось безвредным, - частицами почвы и удобрениями. И это может нарушить равновесие экосистемы. Биологическое загрязнение приводит сильному бактериологическому заражению воды. С этим видом загрязнения связан ряд проблем в области общественной гигиены (гепатит, холера, кишечные инфекции).

1.2 Химическое загрязнение

К наиболее опасным загрязнителям этого вида относят: соли тяжелых металлов (свинца, ртути, железа, меди). По результатам анализа волоса с головы великого композитораБетховена доказано, что его болезни (глухота, боли желудочно-кишечного тракта и т. д.) были вызваны водой, которую он пил из реки Дунай, и рыбой (форель), которую подавали к столу. Волос содержал очень большое количество свинца. Отравителем гения был свинец. Известно, что при попадании в организм через желудочный тракт он быстро всасывается в кровь, а в дальнейшем накапливается в мягких тканях и костях. Период полураспада свинца в крови равен 20 дням, в костной ткани - 20 годам (ж. «ЭКОС», № 2, 2001 г.). Иногда концентрация ионов этих металлов в теле рыб в 10 раз превышает исходную их концентрацию в водоеме. Другим загрязнителем является нефть и нефтепродукты. Общее загрязнение ими Мирового океана превысило 10 млн. т в год. Каждая тонна нефти покрывает тонкой пленкой (10-4 см) порядка 12 км2 водной поверхности. По оценкам специалистов, нефтью уже загрязнена 1/5 часть акватории Мирового океана. Если небольшое пятно нефти, то оно исчезает с поверхности за 24 часа, образуя эмульсию, а тяжелые фракции нефти оседают на дно. Если размер нефтяного пятна более 10 м2, то нефтяная пленка приводит к гибели большое количество живых организмов (млекопитающих и птиц), нарушает процессы фотосинтеза и газообмен между гидросферой и атмосферой. В водоемы Сибири ежегодно сбрасывается 4 000 т нефтепродуктов, топлива, горюче-смазочных материалов.

Следующим видом химического загрязнения являются нитраты, фосфаты. Нитраты поступают в воды водоемов через удобрения, а фосфаты как синтетические моющие средства (СМС). СМС входят в группу СПАВ - синтетические поверхностно-активные вещества.

1.3 Физическое загрязнение

Сброс в поверхностные водоемы нерастворенных материалов (глин) как отходов производства при разработке карьеров и шахт. Оседая на дно, глинистая тонкодисперсная фракция может погубить выметанную икру рыб.

Другим видом физического загрязнения является охота. Использование патронов, заряженных сплавами свинца и сурьмы, вызывает загрязнение биосферы. Подсчитано, что, если 2 млн. охотников сделают хоть один выстрел, то выпустят 32 т свинца. Свинец способен накапливаться в водоемах. Если он попадает в зоб уток, то они заболевают сатурнизмом , то есть отравлением свинцом.

К этому виду загрязнения относится и тепловое загрязнение. Подогретая вода от ТЭЦ и других предприятий, поступая в водоем, приводит к повышению температуры воды в нем. Из химии известно, что растворимость газа в воде уменьшается с ростом температуры. Это приводит к уменьшению кислорода в воде. Дыхание биоценозов ухудшается, нарушается биологическое равновесие. Начинают бурно размножаться болезнетворные микроорганизмы и вирусы.

Таким образом, пути и источники загрязнения поверхностных водоемов многообразны и масштабны. В результате этого загрязнены почти все реки мира, особенно крупные и большая часть озер. Интенсивно загрязняются и подземные воды.

Пути загрязнения подземных и поверхностных вод различны. Если поверхностные воды не имеют никакой защиты от загрязнения, то подземные воды в той или иной степени такую защиту имеют. Правда, защищенность подземных вод относительная. Как показывает практика, подземные воды в настоящее время все больше загрязняются.

Итак, загрязнение природных вод становится сильным фактором отрицательного воздействия человека на окружающую среду и гидросферу в частности. С загрязнением связана угроза истощения водных ресурсов и необратимого экологического изменения водных систем и всей гидросферы.

Загрязнение водной оболочки нельзя понимать как простое накопление вредных веществ. Загрязнение и истощение подземных и поверхностных вод вызывают изменения в биологическом круговороте вещества, сказываются на качестве питьевой воды, на состоянии всей окружающей среды и самое важное - на здоровье людей.^[Крепша, Н.В. Экология [Текст]: Учеб. Пособие для студентов вузов/Крепша, Н.В., Крепша- 2013.-глава2.5, 132 с.- «Основные виды загрязнения природных вод земли»^]

2. Источники загрязнения природных вод

2.1 Сточные воды предприятий нефтедобывающей промышленности

Слагаются из пластовых вод, поступающих из скважин вместе с нефтью, и вод, расходуемых на производственные нужды. Отличительной чертой пластовых вод является высокая степень их минерализации, доходящая в отдельных случаях до нескольких десятков граммов на литр.

Расход воды на производственные нужды может быть во много раз больше количества пластовых вод. В некоторых случаях, чтобы повысить нефтедобычу, закачивают воду в глубинные слои. При этом закачиваемая вода должна обладать высокой степенью чистоты. Для этой цели часто используют сточные воды, подвергая их предварительно сложной очистке с применением химических реагентов с последующим отстаиванием и фильтрацией.

«Когда сточные воды нефтепромыслов сбрасываются без очистки, происходит не только загрязнение водоемов нефтью, но и увеличение минерального состава воды до пределов, не допускающих ее использование для снабжения населения.

В состав сточных вод предприятий нефтедобывающей промышленности входят также нефтяные кислоты и другие примеси. Количественное содержание этих компонентов в сбросе существенно изменяется в зависимости от используемых технологических процессов, геологических структур района промысла, характеристик добываемой нефти и других причин. Удельный вес этих сточных вод при температуре 20° С несколько больше единицы.

Значительное количество нефти попадает в воду из бурильных и насосных установок, особенно при подводной ее добыче.

2.2 Отходы транспорта

Из почти 2,5 млрд. т добываемой ныне на Земле нефти 60% перевозится на судах. Вследствие потерь при перекачке и утечке нефти из танков и цистерн происходит значительное загрязнение водоемов. Замечено, что прямые потери особенно велики на речных судах, так как они имеют более слабые корпуса.

При мытье танков суда иногда выбрасывают за борт (несмотря на запрещение) значительное количество нефтепродуктов и моющих синтетических средств.

Особенно большие загрязнения происходят при аварии танкеров. В таких случаях выливаются тысячи, а иногда и десятки тысяч тонн нефти или продуктов ее переработки, которые, быстро разливаясь, покрывают толстым слоем обширные акватории. Дрейфуя под действием ветра и течения, такой слой может загрязнить обширные участки побережья, вызывая гибель водных организмов и водоплавающих птиц.

Каждое судно с механическим двигателем теряет некоторое количество нефтепродуктов, что видно по следу, которое оставляет проходящий транспорт. Речное судно средних размеров на 1 км пути теряет около 250 г нефтепродуктов. С увеличением мощности двигателей эта величина существенно возрастает. Загрязняют воду также сбросы льяльных вод. В настоящее время оборудованы специальные баржи для сбора подсланевых вод, но, к сожалению, суда не всегда правильно их используют.

Загрязненность, создаваемая судоходством, увеличивается по мере роста интенсивности судоходства и продолжительности навигационного периода. Наибольшая загрязненность на замерзающих акваториях наблюдается в конце навигации. В морях, а также на судоходных реках, где нет эффективно действующих очистных сооружений, прослеживается тенденция увеличения нефтяных загрязнений от года к году.

Во время перевозки нефтепродуктов железнодорожным транспортом также происходит загрязнение водоемов, вызываемое потерями нефтепродуктов при перекачке и утечке их из цистерн.

Сточные воды, содержащие нефтепродукты, поступают в городскую канализацию от гаражей, станции по обслуживанию автомобилей, отдельных мелких промышленных и сельскохозяйственных организаций, имеющих транспортные средства. Сброс нефтепродуктов каждым таким предприятием обычно незначителен, однако суммарное количество сброса ввиду многочисленности объектов очень велико. Бороться с такими источниками загрязнений весьма трудно. Если при этом учесть, что с каждым годом происходит быстрый рост количества автомобилей общественного и индивидуального пользования, создается реальная угроза увеличения в ближайшие годы сбора загрязненных вод за счет отходов этого вида транспорта. загрязнение пресный вода

2.3 Загрязнения, приносимые воздушными массами

Воздух, особенно в крупных промышленных центрах, очень сильно загрязнен.

Ветры и дожди переносят загрязнения, содержащиеся в воздушных массах, в водоемы. По подсчетам ряда ученых, в настоящее время в моря и океаны ежегодно выпадает из воздуха около 1 млн. т углеводородов, содержащихся в выхлопных газах двигателей, примерно 200 тыс. т свинца, около 5 тыс. т ртути, добавляемой в горючее двигателей и используемой при производстве бумаги (ртуть попадает в атмосферу при ее сжигании), а также много других веществ.

За последние 20 лет резко возросла кислотность воды, вызванная дождями. В значительной степени в этом повинно широкое распространение неполноценных очистных устройств, которые улавливают в выбросе лишь твердые частицы и свободно пропускают газы, в том числе и наиболее распространенные в отходах-- двуокись серы и различные окислы азота. В атмосфере эти газы быстро образуют серную и азотную кислоты. Твердые частицы отходов обладают способностью нейтрализовать кислоты. Поэтому раньше, когда не использовались подобные очистные устройства, твердые частицы поглощали образующиеся в атмосфере кислоты, способствуя поддержанию в ней кислотного равновесия. Теперь это равновесие нарушено.

Влияние «кислых» дождей на окружающую среду изучено недостаточно.

Выпадением «кислых» дождей объясняется увеличение кислотности ряда озер. В некоторых из них наблюдалась массовая гибель рыбы, обусловленная значительным превышением допустимого уровня кислотности воды.

Непосредственная борьба с загрязнениями природных вод, которые приносятся воздушными массами, практически невозможна.

2.4 Тепловые загрязнения

Использование любого источника энергии сопровождается выделением тепла. Тепло высвобождается при любом трении, при окислении металлов и других химических реакциях. Это тепло уходит в атмосферу, воздействуя на погоду и климат, сбрасывается со сточными водами в водоемы, в ряде случаев отрицательно влияя на водные организмы. В настоящее время количество тепла, производимое человечеством, составляет ничтожно малую часть (меньше 0,02%) энергии Солнца, падающей на поверхность нашей планеты. Поэтому влияние его на глобальные атмосферные процессы практически незаметно. Однако оно может существенно воздействовать на формирование погоды в отдельных локальных районах, так как «производство тепла» распределяется географически весьма неравномерно. В некоторых промышленных районах выброс тепла достигает уже почти 5% величины солнечной радиации, причем такие районы нередко занимают площади в десятки тысяч квадратных километров. Это тепло уже влияет на локальные атмосферные процессы, заметно изменяя погоду и климат промышленных центров и больших городов.

Если современный рост потребления энергии на Земле (около 5% в год) сохранится, площади районов усиленного искусственного отепления достигнут нескольких миллионов квадратных километров, следствием чего может явиться существенное нарушение хода глобальных атмосферных процессов.

В последние десятилетия наблюдается также усиление парникового эффекта атмосферы, обусловленное увеличением в ней содержания углекислого газа (примерно на 10% с начала века) за счет сжигания ископаемого топлива. Это говорит о том, что вносимое загрязнение и высвобождающаяся дополнительно тепловая энергия в ряде случаев уже заметно нарушают сложившееся равновесие в природе.^[2[Электронный ресурс] Электрон.дан. - Режим доступа http://collectedpapers.com- Сточные воды промышленности, сельского хозяйства, транспорта)^]

3. Пути решения проблемы загрязнения

Человечество, понимая, что в результате своей жизнедеятельности наносит иногда непоправимый ущерб водной биосфере, старается находить действенные способы очищения природных вод от различного рода загрязнений.

Ученые предлагают следующие пути решения поставленной проблемы:

3.1 Очистка промышленных и бытовых сточных вод

Воду обеззараживают на конечном этапе очистки после осветления и обесцвечивания перед поступлением в резервуары чистой воды, которые одновременно выполняют функции контактных камер. Для обеззараживания воды применяют реагентные (химические) и безреагентные (физические) методы. Реагентные методы основаны на введении в воду сильных окислителей (хлорирование, озонирование, манганирование, обработка воды йодом), ионов тяжелых металлов и ионов серебра. К безреагентным относятся термическая обработка, ультрафиолетовое облучение, обработка ультразвуком, у-облучение, обработка током сверхвысокой частоты. Метод выбирают в зависимости от количества и качества исходной воды, методов ее предварительной очистки, требований к надежности обеззараживания, с учетом технико-экономических показателей, условий поставки реагентов, наличия транспорта, возможности автоматизации процесса.

Обеззараживание воды хлором и его соединениями. На сегодняшний день наиболее распространенным методом обеззараживания воды на водопроводных станциях остается хлорирование. Среди хлорсодержащих соединений, учитывая определенные гигиенические и технические преимущества, чаще всего используют жидкий хлор. Возможно, также применение хлорной извести, кальция и натрия гипохлорита, хлора диоксида, хлораминов и др.^[[Электронный ресурс] Электрон.дан. - Режим доступа:. http://medicinapediya.ru -Обеззараживание воды^]

3.2 Развитие в производстве технологий оборотного водоснабжения, не требующего дополнительного водозабора и стока вод

Общая система включает в себя канализационные стоки и трубопровод, по которому подаётся очищенная вода, а также блоки автоматического контроля и очистные элементы. Очистка производится по принципу обратного осмоса, что обеспечивает дезинфекцию и фильтрацию циркулирующей жидкости.

Водоснабжение оборотного типа наиболее выгодно при значительной удалённости предприятия от естественных водоёмов или размещении его на возвышении. Также экономически обоснована установка оборотной системы при небольшой вместимости естественного водоёма, расположенного поблизости.

Достоинства:сокращение потребления чистой воды (от 85-90%);отсутствие вредных выбросов (предприятию не нужно платить государству за превышение нормы выброса вредных веществ в окружающую среду).

Недостатки: потери воды вследствие испарения.^[[Электронный ресурс] Электрон.дан.- Режим доступа: http://energylogia.com -Система оборотного водоснабжения на промышленных предприятиях^]

4. Последствия нехватки пресной воды

По статистике, практически пятая часть населения мира живёт в районах, в которых наблюдается острая нехватка питьевой воды. Помимо этого, одна четверть населения живёт в развивающихся странах, которые испытывают нехватку в связи с отсутствием инфраструктуры, необходимой для забора воды из водоносных пластов и рек. Нехватка воды по этим же причинам наблюдается даже в тех районах, в которых выпадают обильные атмосферные осадки и имеются большие запасы пресной воды.

Наличие воды в достаточном количестве для удовлетворения потребностей домашнего хозяйства, сельского хозяйства, промышленности и окружающей среды, зависит от того, как вода сохраняется, распределяется и используется, а также от качества имеющейся воды.

Одной из главных проблем является проблема загрязнения пресной воды, существенно снижающая существующие запасы. Этому способствуют загрязнению промышленные выбросы и стоки, смыв удобрений с полей, а также проникновение солёной воды в прибрежных зонах в водоносные слои из-за откачивания грунтовых вод.

Говоря о последствиях нехватки пресной воды, стоит заметить, что они могут быть самых разных планов: от ухудшения условий жизни и развития заболеваний вплоть до обезвоживания и смерти. Недостаток чистой воды вынуждает людей использовать для питья воду из небезопасных источников, которая зачастую просто опасна для здоровья. Кроме того, из-за нехватки воды существует негативная практика хранения воды людьми в своих жилищах, что существенно может повысить риск загрязнения и создания благоприятных условий для размножения вредных бактерий. Вдобавок, одной из острых проблем становится проблема гигиены. Люди не могут надлежащим образом мыться, стирать свою одежду и содержать в чистоте свои дома.

5. Прогнозы экспертов

По прогнозам, запасы пресной питьевой воды далеко не безграничны, и они уже подходят к концу. Согласно исследованиям, к 2025 году больше половины государств планеты либо ощутят серьёзную нехватку воды, либо почувствуют её недостаток, а к середине XXI века уже трём четвертям населения Земли не будет хватать пресной воды. По подсчётам, примерно в 2030 году 47% населения планеты будут существовать под угрозой водного дефицита. При этом к 2050 г., значительно увеличится население развивающихся стран, в которых уже сегодня воды не хватает.

С наибольшей вероятностью первыми останутся без воды Африка, Южная Азия, Ближний Восток и Северный Китай. По прогнозам, только в Африке к 2020 г. из-за изменений климата в данной ситуации окажется от 75 до 250 миллионов человек, а острая нехватка воды в пустынных и полупустынных регионах вызовет стремительную миграцию населения. Ожидается, что это коснётся от 24 до 700 миллионов человек.

Нехватку пресной воды в последнее время ощущают и развитые страны: не так давно сильные засухи в США привели к дефициту воды на больших территориях Юго-Запада и в городах на севере штата Джорджия.

Рис. 1.1- распределение водных Рис. 1.2- крупнейшие страны

ресурсов по регионам мира мира по запасам пресной воды

В итоге, на основании всего вышесказанного мы понимаем, что необходимо прилагать как можно больше усилий для сохранения источников пресной воды, а также для поисков возможных экономически менее затратных путей для решения проблемы нехватки пресной воды во многих странах мира, как в настоящем, так и в будущем.^[[Электронный ресурс] Электрон.дан. - Режим доступаhttp://thewallmagazine.ru -Дефицит пресной воды^]

Заключение

В данной работе была рассмотрена проблема загрязнения природных вод земли, в ходе которой были показаны источники загрязнения, пути решения данной проблемы.

Многие ученые считают, что миру нужна устойчивая практика управления водными ресурсами, однако мы еще недостаточно быстрыми темпами движемся в правильном направлении.

Загрязнение воды является серьёзной проблемой человечества, но существует множество способов её решения: научиться бережней относиться к природным ресурсам, создать более совершенные очищающие воду механизмы, внедрить бессточные технологии в промышленности, повторно использовать очищенные сточные воды (в сельском хозяйстве, например) и т.д.

Бороться с этой проблемой вполне можно и нужно. А учитывая тот факт, что наука не стоит на месте, можно надеяться, что мы увидим результаты этой борьбы.

Таким образом, вода играет очень важную роль в жизни человека и живых организмов, для человека использование воды, это, прежде всего, удовлетворение жажды, то есть насыщение организма влагой. Количество воды и ее состав, необходимый для нормальной жизнедеятельности его организма, различен и зависит от многих внешних и внутренних показателей. С активным процессом урбанизации меняются способы обеспечения населения, и в первую очередь городского, водой для продовольственных и бытовых нужд. И если система водоснабжения еще может справиться с нагрузками по обеспечению необходимого качества воды, то канализационные системы с очисткой сточных вод -- нет. Все, что человек «произвел» в результате своей жизнедеятельности попадает в реки и разносится далее по «системе» Мирового океана.

Список используемых источников

1) Крепша, Н.В. Экология [Текст]: Учеб. Пособие для студентов вузов/Крепша, Н.В., Крепша- 2013.-глава2.5, 132 с.^[1]

2) [Электронный ресурс] Электрон.дан. -Режим доступа http://collectedpapers.com-Сточные воды промышленности, сельского хозяйства, транспорта)^[2]

3) [Электронный ресурс] Электрон.дан. - Режим доступа:. http://medicinapediya.ru-Обеззараживание воды^[3]

4) [Электронный ресурс] Электрон.дан.- Режим доступа: http://energylogia.com -Система оборотного водоснабжения на промышленных предприятиях^[4]

5) [Электронный ресурс] Электрон.дан. - Режим доступаhttp://thewallmagazine.ru-Дефицит пресной воды^[5]

Размещено на Allbest.ru