Екологічне значення води

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Гідросфера, або водяна оболонка Землі, - це її моря і океани, крижані шапки приполярних районів, ріки, озера й підземні води. Запаси води на Землі величезні - 1,46·10? кмі, тобто 0,025% усієї маси Землі. Проте абсолютна більшість цієї колосальної маси - це гірко-солона морська вода, непридатна для пиття та технологічного використання. Прісна вода на планеті становить лише 2% від її загальної кількості, причому 85% її зосереджено в льодовикових щитах Гренландії й Антарктиди, айсбергах і гірських льодовиках. Лише близько 1% прісної води - річки, прісноводні озера й деяка частина підземних вод; саме ці джерела й використовуються людством для своїх потреб.

Вода виконує дуже важливі екологічні функції:

1) це головна складова частина всіх живих організмів (тіло людини, наприклад, на 70% складається з води, а деякі організми, такі, як медуза чи огірок, містять у собі від 98 до 99% води);

2) основний механізм здійснення взаємозв'язків усіх процесів у екосистемах (обмін речовин, тепла, ріст біомаси);

3) головний агент-переносник глобальних біоенергетичних екологічних циклів;

4) води Світового океану є основним клімат утворюючим фактором, основним акумулятором сонячної енергії і «кухнею» погоди для всієї планети;

5) один з найважливіших видів матеріальної сировини, головний природний ресурс споживання людства (людство використовує її в тисячу разів більше, ніж нафти чи вугілля).

Величезну роль відіграє гідросфера в формуванні поверхні Землі, її ландшафтів, у розвитку екзогенних процесів (вивітрювання гірських порід, ерозії, карсту тощо), в переносі хімічних речовин, забруднювачів довкілля.

Для багатьох організмів вода є середовищем їхнього життя. Хімічний склад морської води дуже схожий на склад людської крові - містить ті ж хімічні елементи й приблизно в тих же пропорціях. Це - один з тих доказів того, що предки людей, як і інших ссавців, колись жили в морі.

Солоність океанічних вод становить 35 ‰(тобто в 1 л океанічної води міститься 35 г. солей). Найсолоніша вода в Мертвому морі - 260 ‰(людина вільно лежить на поверхні цієї води, не занурюючись в неї), у Чорному морі - 18 ‰, Азовському - 12 ‰.

Хімічний склад підземних вод дуже різноманітний. За мінералізацією вони змінюються від прісних, що використовуються для пиття та водопостачання, до мінералізованих і навіть до ропи з солоністю 600 ‰; деякі мінералізовані підземні води мають лікувальні властивості.

Основним джерелом водопостачання для людства є річковий стік. Перше місце за цим показником посідає Бразилія з її гігантською повноводою річкою Амазонкою. Річковий стік України складає в середньому 83,5 млрд мі, а в посушливі роки зменшується до 48,8 млрд мі. Він розподіляється по території нашої держави нерівномірно: 70% стоку припадає на Південно-Західний економічний район, де мешкає лише 49% населення. А на Донецько-Придніпровський і Південний економічний райони, де живе 60% населення й зосереджені найбільш водоємні галузі народного господарства, припадає лише 30% стоку. В зв'язку з цим у багатьох районах півдня України відчувається гострий дефіцит води, для ліквідації якого доводиться перекидати воду каналами, будувати сховища тощо.

Головним постачальником для України є Дніпро. Іншими річками, що забезпечують потреби у воді, є Дунай, Дністер, Південний Буг, Тиса, Прут та ін. Стан води й повноводдя цих водних артерій залежить головним чином від стану їх притоку - малих річок, яких в Україні налічується близько 63 тис. Вони мають велике значення - досить згадати, що 90% населених пунктів республіки розташовані саме в долинах малих річок і користуються їхньою водою, а проте стан малих річок України викликає сьогодні велику тривогу. Понад 20 тис. їх вже зникло, пересохло. Це не відворотно веде до деградації великих річок, тому проблема їх збереження й оздоровлення - одна з найгостріших для нашої молодої держави.

Підземні води України мають не менше значення для забезпечення водою населення. Досить зазначити, що близько 70% населення сіл і селищ міського типу задовольняє свої потреби в питній воді за рахунок ґрунтових вод(колодязі) чи глибших водоносних горизонтів(свердловини). Стан під земних вод України в цілому кращий, ніж поверхневого стоку, хоча місцями спостерігається забруднення їх стоками промислових підприємств, тваринницьких комплексів тощо. В деяких промислових районах(Донбас) розвиток шахт і кар'єрів негативно впливає на якість і запаси підземних вод. За рахунок багаторічної відкачки води з цих об'єктів їхній рівень дуже знизився, а з деяких водоносних горизонтів вода зникла зовсім.

Споживання прісної води

Усі галузі господарства за відношенням до водних ресурсів поділяються на споживачів і користувачів води. Споживачі забирають воду з джерела водопостачання, використовують її для виготовлення продукції, а потім повертають, але вже в меншій кількості й іншої якості. Користувачі води не забирають, а використовують її як середовище (водний транспорт, рибальство, спорт тощо), або як джерело енергії(ГЕС). Проте і вони можуть змінювати якість води (наприклад, водний транспорт забруднює воду).

Промисловість використовує близько 20% споживаної людством прісної води. Кількість води, що споживається підприємством, залежить від того, яку продукцію воно випускає, від системи водопостачання (прямоточної чи оборотної) й інших причин.

При застосуванні прямоточної системи вода з водного джерела надходить на промисловий об'єкт, використовується в процесі виробництва продукції, потім проходить очищення й після цього скидається у водостік чи водойму. При оборотній системі водопостачання відпрацьована вода після очищення не повертається у водойму, а знову використовується в процесі виробництва. Витрати води при такій системі значно нижчі. Наприклад, ТЕС потужністю 1 млн кВт при прямому водопостачанні (для охолодження агрегатів) споживає 1,5 мі води щорічно, а при оборотній схемі - лише 0,12 мі, тобто в 13 разів менше.

Кількість води(мі), необхідної для виробництва 1 т продукції, називають водоємністю виробництва. За цим показником різні виробництва дуже відрізняються. Наприклад, на виробництво 1 т прокату необхідно 10-15 мі води, а хімволокна - відповідно 2000-5000 мі. Одним з найбільших споживачів води в промисловості є атомні електростанції. Наприклад, Хмельницька АЕС, що розташована у верхів'ях р. Горинь, повністю «випиває» воду цієї річки. А між тим річка колись була основним водопостачанням населення й промисловості Рівненської області.

Основним споживачем прісної води між тим є сільське господарство (70% її загального використання). Це зумовлено в першу чергу зростанням площ зрошуваного землеробства. Зрошувані землі набагато продуктивніші ніж незрошувані. Сьогодні в світі зрошувані землі становлять 15% площ усіх сільськогосподарських угідь й дають понад 50% всієї продукції.

Питоме водопостачання під час зрошення залежить від виду сільськогосподарських рослин, клімату, технічного стану зрошуваних систем і способів поливу. Так, якщо норми поливу (мі/га) для зернових культур становить 1500-3500, то для цукрового буряка відповідно 2500-6000, а для рису - 8000-15000.

Більша частина води (20%-60%), використаної для зрошення, безповоротно втрачається(випаровується), деяка кількість її повертається назад у водойми у вигляді так званих зворотних вод, які сильно забруднені солями.

Водопостачання населення (близько 10% всієї споживаної людством води) задовольняє потреби в питній воді й комунально-побутові потреби (робота підприємств побутового обслуговування, поливання вулиць і зелених насаджень, протипожежні заходи тощо). Існує поняття питоме водоспоживання, що означає добрий об'єм в літрах, необхідний для задоволення потреб одного жителя міста чи села. У великих містах світу питоме водоспоживання сьогодні становить (л/добу): Нью-Йорк - 600, Париж - 500, Москва - 400, Київ - 333, Лондон - 263.

Забруднення води

У результаті діяльності людей гідросфера Землі змінюється. Серед цих змін розрізняють кількісні (зміна кількості води, придатної для використання) й якісні (забруднення води в наслідок антропогенного впливу).

Забруднення води поділяють на фізичне, хімічне, біологічне й теплове.

Фізичне забруднення виникає в наслідок збільшення у воді нерозчинених домішок - піску, глини, намулу за рахунок змиву дощовими водами з розораних ділянок(полів), надходження суспензій з діючих підприємств гірничорудної промисловості, пилу, що переноситься вітром в суху погоду тощо. Тверді частинки знижують прозорість води, пригнічуючи розвиток рослин, збивають зябри риб та інших водних тварин, погіршують смакові якості води, а то й роблять її взагалі непридатною для споживання.

Хімічне забруднення води відбувається за рахунок надходження у водойми з стічними водами різних шкідливих домішок неорганічного (кислоти, луги, мінеральні солі) і органічного надходження (нафта і нафтопродукти, миючі засоби, пестициди тощо). Шкідлива дія токсичних речовин, що потрапляє у водойми, посилюється за рахунок так званого кумулятивного ефекту, що полягає в прогресуючому збільшенні вмісту шкідливих сполук у кожній послідовній ланці харчового ланцюжка. Так, у фітопланктоні вміст шкідливої сполуки виявляється в десятеро вищим, ніж у воді, в зоопланктоні (личинки, дрібні рачки тощо) - ще в десятеро, в рибі, яка харчується зоопланктоном, - ще в десятеро. А в організмі хижих риб (таких, як щука чи судак) концентрація отрути збільшується ще в десятеро і, отже, буде в десять тисяч разів вищою, ніж у воді! Нещодавно, наприклад, було повідомлення в процесі, що вміст ртуті в балтійській трісці подекуди дорівнює 800 мг на 1 кг маси риби. Це означає, що, з'ївши 5-8 таких рибин, людина одержує стільки ртуті, скільки її міститься в медичному термометрі.

Особливої шкоди водоймам завдають нафта й нафтопродукти, які утворюють на поверхні плівку, що перешкоджає газообмінові між водою і атмосферою і знижує вміст кисню у воді; 1 т нафти здатна розпливтись плівкою на 12 мі поверхні води. Осідаючи на дно, згустки мазуту вбивають донні мікроорганізми, що беруть участь у самоочищенні води. Гниття донних осадків, забруднених органічними сполуками, продукує в воду отруйні сполуки, зокрема, сірководень, що забруднює всю воду в річці чи озері.

Основними забруднювачами води є хімічні, нафтопереробні й целюлозно-паперові заводи, великі тваринницькі комплекси, гірничорудна промисловість. Останнім часом особливе місце серед забруднювачів води посідають синтетичні миючі засоби. Ці речовини надзвичайно стійкі, зберігаються у воді роками. Більшість із них містить фосфор, що сприяє бурхливому розмноженню у воді синьо-зелених водоростей і «цвітінню» водойм, яке супроводжується різким зниженням і воді вмісту кисню, «заморами» риби, загибеллю інших «рукотворних» морів на Дніпрі стоїть сморід, а хвилі викидають на берег трупи риби, що задихнулися.

Біологічне значення водойм полягає у надходженні в них із стічними водами різних мікроорганізмів (бактерій, вірусів), спор грибків, яєць чеврів і т.д., багато з яких є хвороботворними для людей, тварин і рослин. Серед біологічних забруднювачів перше місце посідають комунально-побутові стоки (особливо, якщо вони неочищені недостатньо), а також стоки підприємств цукрових заводів, м'ясокомбінатів, заводів, що обробляють шкіру, деревообробних комбінатів. Особливої шкоди біологічне забруднення водойм завдає в місцях масового відпочинку людей (курортні зони узбережжя морів). Через поганий стан каналізаційних та очисних споруд останнім часом в Одесі, Маріуполі й інших містах узбережжя Чорного й Азовського морів неодноразово закривались пляжі, оскільки в морській воді було виявлено збудників таких небезпечних хвороб, як холера, дизентерія, гепатит тощо.

Теплове забруднення води спричиняється спуском у водойми підігрітих вод від ТЕС, АЕС та інших енергетичних установок. Тепла вода змінює термічний і біологічний режими водойм і шкідливо впливає на їх мешканців. Як показали дослідження гідробіологів, вода, нагріта до 26-30єС, діє пригнічуюче на риб та інших мешканців водойм, а якщо температура води піднімається до 36єС, вся риба гине. Найбільшу кількість теплої води викидають у водойми атомні електростанції.

Очищення стічних вод

Усі природні водойми мають здатність до самоочищення. Самоочищення води - це нейтралізація стічних вод, випадіння в осадок твердих забруднювачів, хімічні, біохімічні та інші природні процеси, що призводить до видалення з водойми забруднювачів й повернення води до її первісного стану. Проте здатність водойми до самоочищення має свої межі. Нині у водойми стало надходити так багато стічних вод, а самі ці води настільки забруднені різними токсичними (отруйними) для мешканців водойм забруднювачами, що багато з водойм почали деградувати. Тому людство, якщо воно хоче мати майбутнє, повинне вдатися до спеціальних досить дорогих і трудомістких заходів для очищення забруднених вод і поверхня джерел водопостачання до стану, коли б вони стали придатними для використання. До заходів, що мають забезпечити нормальний стан водних об'єктів, можна віднести:

- нормування якості води, тобто розробку критеріїв щодо її придатності для різних видів водокористування;

- скорочення обсягів скидів забруднень у водойми шляхом вдосконалення технологічних процесів;

- очищення стічних вод.

Діючими в Україні законами передбачається, що для різних народно-господарських потреб має використовуватися вода певної якості. Недопустимо, наприклад, використовувати питну воду для охолодження блоків ТЕС, забороняється скидати у водойми стічні води, які містять цінні відходи, що можуть бути вилучені шляхом раціональної технології. Головним напрямом захисту водного середовища в промисловості є перехід підприємств до роботи за схемою замкнутого циклу водопостачання, коли підприємство після очищення власних стічних вод повторно використовує їх у технологічному циклі, й забруднені стічні води взагалі не потрапляє у водойми.

У сільському господарстві, що є основним споживачем води, слід запровадити сувору економію води, раціональне її використання. Так, зміна суцільного поверхневого поливу на зрошувальних землях дощуванням або крапельним поливом дозволяє отримувати ті ж врожаї при витратах води у 5-7 разів менших. Зменшення кількості пестицидів, фосфатів, нітратів у водоймах можна досягти частковою зміною хімізації сільського господарства біологічними методами боротьби із шкідниками й хворобами рослин, чітким дотримуванням сівозмін, введенням більш продуктивних і стійких до хвороб і шкідників сортів рослин.

Очищення стічних вод - це руйнування або видалення з них забруднювачів і знищення в них хвороботворних мікробів(стерилізація). Сьогодні застосовується два методи очищення стічних вод: в штучних умовах (на спеціально створених спорудах) і в природних (на полях зрошення, в біологічних ставках тощо). Забруднені стічні води послідовно піддають механічному, хімічному і біологічному очищенню.

Механічне очищення полягає у видаленні зі стічних вод нерозчинних речовин (піску, глини, намулу), а також жирів і смол. Для цього використовуються відстійники, сита, фільтри, центрифуги тощо. Сучасні передові методи на кращих зарубіжних установах дозволяють виділяти до 95% твердих нерозчинних забруднювачів зі стічних вод.

Хімічне очищення стічних вод проводиться після їх механічного очищення. При цьому в забруднену різними сполуками воду додають спеціальні речовини-реагенти, які, вступаючи в реакцію з забруднювачами, утворюють нешкідливі або нерозчинні речовини, що випадають в осадок і видаляються.

Біологічне очищення полягає у використанні природних або штучних водойм, де в стічні води (вже очищені механічним і хімічним способами) додають спеціальні мікроорганізми, що харчуються органічними домішками, наявними в стічних водах (органічними кислотами, білками, фенолами тощо), розкладаючи до простих нешкідливих сполук (води, вуглекислого газу, мінеральних солей).

Деякі особливо токсичні стічні води хімічних підприємств взагалі не піддаються очищенню ніякими сучасними методами. Їх доводиться захоронити, закачуючи в підземні сховища. Таким чином, створюються небезпечні об'єкти, оскільки завжди існує загроза потрапляння таких отруйних вод у підземні водоносні горизонти. Інколи такі води піддають випаровуванню у відстійниках, щоб зменшити масу й об'єм відходів, які потребують поховання.

гідросфера екологічний вода екзогенний

Размещено на Allbest.ru