Загрязнение гидросферы металлами и нефтепродуктами

Загрязнение Мирового океана нефтью

Теперь поговорим подробнее о конкретных происшествиях. Что касается нефтепромышленности, то во время добычи сырья с шельфов морей происходят небольшие утечки нефти. Это не столь катастрофично, как разливы нефти во время аварий на танкерах. В таком случае масляное пятно покрывает огромную площадь. Жители водоемов задыхаются, поскольку нефть не пропускает кислород. Погибает рыба, пернатые, моллюски, дельфины, киты, а также другие живые существа, вымирают водоросли. На месте разлива нефти образуются мертвые зоны, к тому же меняется химический состав воды, и она становится непригодной ни для каких нужд людей.

Видео по теме

Методы очистки

Во многих развитых странах охрана гидросферы и защита воды, которую можно использовать для обеспечения бытовых нужд людей, стоит остро. Очистки стоков механическими, химическими, биологическими и другими методами является шагом к сохранению водных ресурсов. В развитых странах для получения наилучшего результата используется сразу несколько видов очистки сточных вод.

Механические

К механическим методам очистки относится отстаивание, процеживание и фильтрация. Химические реагенты и высокие температуры не применяются. Эти способы очистки позволяют удалить не только крупные загрязнители, но и нерастворенные органические и минеральные примеси. Данные методы сейчас используются в качестве предварительной очистки.

Химические

В ряде случаев для очистки стоков требуется использование химических реагентов. В ходе реакций сложные загрязнители расщепляются на простые и безопасные вещества. Такими методами проводится нейтрализации щелочей и кислот. Очистка стоков может проводиться электрохимическим способом, позволяющим провести окисление и выведение примесей тяжелых металлов.

Физико-химические

Существует немало физико-химических способов устранения загрязнений из стоков.

К таким методам относятся:

• флотация,
• эвапорация,
• ионный обмен,
• коагуляция,
• дезактивация,
• диализ,
• обессоливание,
• кристаллизация,
• сорбции,
• экстракции.

Данные технологии предполагают использование сочетания химических реагентов и физических способов воздействия.

Биологические

Биологическая очистка проводится за счет питания ряда микроорганизмов, которые способны расщеплять в процессе своей жизнедеятельности многие сложные вещества, содержащиеся в стоках.

Хороший эффект дает отстаивание стоков в специальных искусственных водоемах. Кроме того, к таким биологическим методам относится процедура взаимодействия активного ила и прошедших механическую очистку стоков. Сейчас активно применяются биологические фильтры, позволяющие устранить нежелательную микрофлору.

Физические

К физическим методам очистки относится использование фильтров разной степени чувствительности. К таким методам также относится воздействие электрическими токами, низкими и высокими температурами и ультрафиолетовая дезинфекция.

Мероприятия по очистке вод

Для защиты природных вод от загрязнённых стоков применяются различные сооружения для механической очистки. Сюда относится установка различных решёток, песколовок, жироуловителей, первичных отстойников, фильтров и септиков. Механическая очистка стоков способна удалить грубодисперсные загрязнения на 95%, а взвешенные частицы – примерно на 60%.

Сначала все стоки попадают на очистную станцию, где при помощи процеживающих решёток происходит первичное удаление мусора. Вода, лишённая крупных частиц, попадает в секцию для очистки песколовкой. Это устройство отсеивает и удаляет минеральные примеси размером от 0,25 мм и более. В среднем песколовки очищают воды от 75% минеральных масс. Далее вода проходит следующие стадии механической очистки – отстаивание, дисковую фильтрацию и центрифугирование. Данный метод признан экономически недорогим и применяется, как подготовительный этап к последующей, более глубокой очистке воды.

Химический способ

Химический способ очистки сточных вод подразумевает использование химических реагентов, которые вызывают следующие реакции:

1. Нейтрализация – метод преобразования кислот и щелочей в менее опасные соединения. Зачастую в очищаемые воды добавляют коагулянты для превращения растворимых веществ в нерастворимые хлопья. При этом меняется и реакция воды на нейтральную.
2. Окисление – нужно в том случае, когда загрязнение не удаётся обезвредить иными способами. После применения активных окисляющих препаратов – хлора, озона, бихромата калия, хлората кальция, пиролюзита – подавляющее большинство патогенных микроорганизмов погибает. Самая передовая методика – это озонирование воды, но она является и самой дорогостоящей.
3. Восстановление – позволяет очищать грязную воду от соединений ртути, хрома и мышьяка. При помощи угля, водорода, бисульфата натрия, сульфата железа вредные примеси восстанавливаются до первоначального вида, а затем удаляются механически.

Основные источники и виды загрязнения подземных вод
Читать

Основные источники химического загрязнения воды
Подробнее

Третичная очистка

При таком методе вода проходит многоступенчатую систему очистки с применением порошков – активированного угля, коагулянтов и реагентов для окисления. Они ведут к разложению щелочей, кислот, а также обеззараживают воду от действий патогенных микроорганизмов. Такой вид очистки широко применяется на нефтеперерабатывающей, химической и металлургической промышленности для очистки отработанной воды для её повторного использования. Эти отрасли, а также автомойки, электростанции, пищекомбинаты очищают и используют повторно около 90-98% оборотной воды. Но полностью очистить сточную воду в данное время способны только несколько предприятий в мире.

Техногенное загрязнение окружающей среды
Читать

Машиностроение в России и его вредные производства, влияющие на экологию
Подробнее

Крупнейшие экологические катастрофы в России
Смотреть

Специализированная

Специализированная очистка практикуется на промышленных предприятиях и применяется на основе нескольких физико-химических методов, которые подбираются под определённый вид сточных вод. Целесообразной и самой распространённой считается четырёхстадийная специализированная очистка воды, включающая в себя этапы:

1. Предварительная очистка – сюда относится удаление крупных частиц и масел, нейтрализация токсинов. Если таких загрязнений нет, то эта стадия пропускается. Предварительная очистка подразумевает под собой коагуляцию, флокуляцию, отстаивание, просеивание.
2. Удаление примесей путём осаждения, флотации, сепарации, фильтрации, деэмульгации.
3. С помощью химического окисления, обезвреживания, электрокоагуляции, электрофлотации электролиза и мембранной очистки примеси удаляются до заданного порога.
4. Глубокая очистка — происходит удаление растворимых веществ при помощи сорбции активированным углем, обратного осмоса и ионного обмена.

Иные способы очистки

С развитием технологий появляются инновационные способы очистки воды, такие, как ионообменная очистка воды, обеззараживание ультрафиолетом, использование углеродного волокна и углеродной смеси высокой реакционной способности (УСВР). Эти методы хоть и являются дорогостоящими, но обеспечивают высокую скорость и максимальную эффективность очистки вод.

Также существует метод биологической очистки воды, главным механизмом которого являются микроорганизмы.

При помощи своей жизнедеятельности простейшие запускают окислительно-восстановительные реакции, удаляющие органические включения. Основные сооружения биологической очистки – это биопруды, аэротенки, биологические фильтры, анаэробные реакторы.

Основные источники загрязнения водоемов

Основные источники загрязнения водоемов:

• бактерии (а также другие микроорганизмы, встречающиеся в больших количествах);
• химические вещества (органического и неорганического происхождения в виде различных растворов, коллоидов и суспензий). 

Химический состав воды определяется: природным фактором (разложение веществ, содержащихся в почве и горных породах, развитие и гибель водных организмов), антропогенный. Наиболее частым антропогенным загрязнителями поверхностных вод являются:

• пестициды и поверхностно-активные вещества;
• фенолы, тяжелые металлы (свинец, хром, медь, кадмий, ртуть и цинк);
• углеводороды сырой нефти;
• производные галогендифенила и нагретая вода, так называемые тепловое загрязнение. 

Загрязнение очень вредно для поверхностных вод, для которых характерен небольшой сток и стоячие воды. Большой недостаток антропогенных загрязнителей заключается в том, что они токсичны для многих водных организмов. Преломляющие соединения – это стойкие загрязнители в водной среде. Они с большим трудом подвергаются химическим и биохимическим процессам. Наибольшее количество загрязняющих веществ попадает в воду со сточными водами. 

Другие важные источники загрязнения включают:

• водный и наземный транспорт;
• пестициды и удобрения;
• искусственные, бытовые и промышленные отходы.

Основные причины загрязнения водоемов антропогенного характера. Отходы жизнедеятельности и промышленности попадают в водоемы вместе со сточными водами, осадками и т.п. В них попадают биогенные элементы, в том числе и с содержанием азота и фосфора. Впоследствии качество воды ухудшается. Такое явление называется эвтрофикацией.

Пути решения проблем

Основная задача — сведение к минимуму или полное недопущение загрязнения экосистем гидросферы. С этой целью применяют мероприятия глобального и государственного масштаба, направленные на сокращение общего потребления воды и уменьшение сброса сточных вод, а также используют меры, принимаемые каждым человеком на бытовом уровне.

На государственном и глобальном уровнях решение проблем загрязнения гидросферы включает:

• использование прогрессивных методов (безотходные технологии, оборотные системы);
• обеспечение полной очистки сточных вод;
• правильную утилизацию отходов.

Безотходные и безводные технологии

Требования к качеству воды для большинства производств менее жесткие, чем к составу сточных вод, поэтому их выгоднее направлять на повторное использование, чем подвергать очистке. В таких случаях применяется безводная и безотходная технологии производства. Это метод использования природных ресурсов, обеспечивающий защиту окружающей среды. Основные принципы:

• цикличность материальных потоков;
• рациональная организация;
• ограниченное воздействие на окружающую среду;
• комплексное использование ресурсов;
• системный подход.

Безотходная технология основана на создании оборотного водоснабжения (замкнутого цикла).

Оборотные системы водоснабжения

Представляют собой замкнутые системы водоснабжения, исключающие сброс стоков в водоемы.

Система оборотного водоснабжения может быть единой для всего предприятия или установлена циклами для отдельных цехов или их групп. Требования к воде различны в зависимости от профиля предприятия. Общее правило — освобождение от взвешенных примесей.

Очистка и обеззараживание вод

С целью защиты водного бассейна от загрязнения проводится цикл мероприятий по очистке сточных вод:

• от механических частиц (включает процеживание, отстаивание, фильтрацию);
• от маслосодержащих примесей (применяют нефтеловушки, флотацию);
• от органических веществ (используют метод адсорбции, для высокой степени очистки — ультрафильтрации и метод обратного осмоса);
• от ионов металлов, радиоактивных веществ, цианистых соединений, ртути, мышьяка (способ ионного обмена).

Обеззараживание выполняется с применением коагулянтов-реагентов (озонирование, хлорирование и др.), полимерных антисептиков, ультрафиолетового излучения, ультразвука.

Правильная утилизация и переработка отходов

Главная задача — оздоровление окружающей среды, включая гидросферу, резкое снижение загрязнения и мутации посредством применения безотходных, экологически чистых технологий, предусматривающих выпуск продукции из отходов.

Основные современные методы:

• утилизация отработанных мусорных полигонов способом рекультивации;
• применение усовершенствованных технологических процессов (пиролиз, биотермическое компостирование, анаэробная переработка);
• рециклизация отходов в процессе их образования.

Для нейтрализации токсичных отходов существуют безотходные, экологически чистые технологии: трансмутационные, биобактериальные, резонансные, синергетические, нейтрализационные, термические, композиционные.

Переработка отходов и мусора – основное направление экологии в борьбе за чистоту планеты
Читать

Утилизируем отходы, а получаем… энергоресурсы. Эффективные методы переработки мусора
Подробнее

Как собирают и сортируют бытовой мусор в мире и России
Смотреть

Перспектива экологической безопасности России – вторичное использование ТБО
Далее

Какие меры может предпринять человек для решения проблемы на бытовом уровне

Ответственность за чистоту гидросферы касается каждого жителя планеты. Для реализации существует два способа: экономия водных ресурсов и охрана от загрязнения.

Что можно предпринять:

• ограничение потребления воды способом изменения привычек и своего сознания (установка в квартирах счетчиков, уменьшение струи воды, применение водосберегающих насадок, содержание приборов в исправном состоянии, повторное использование воды, максимальная загрузка бельем стиральной машины при совершении одной стирки);
• разумное использование синтетических моющих и чистящих средств, их замена на экологические вещества, содержащие натуральные компоненты;
• сортировка мусора;
• постепенное избавление от применения пластиковой тары;
• полив садово-огородных участков дождевой или вторично использованной водой;
• применение экологических удобрений;
• незамусоривание водоемов;
• принимать участие в региональных мероприятиях по очистке водоемов и прилежащих территорий.

Лекция 3. Антропогенные воздействия на атмосферу, гидросферу и литосферу

Состав атмосферного воздуха.Строение атмосферы. Антропогенное воздействие на атмосферу.

Атмосфера — сплошная воздушная оболочка Земли. Атмосфера окружает Землю до высоты 3 тыс. км.

На сегодняшний день суммарная масса земной атмосферы составляет 5,3.1018 кг, а средний газовый состав атмосферного воздуха (по А. Лавуазье):

— азот -75,65 %;

— кислород — 20,29 %;

— водяной пар — 3,12 %;

— аргон — 0,90 %. (ВСЕГО: 99,96 %).

В небольших количествах в атмосфере содержится также:

— углекислый газ (до 0,03 %) и оксид углерода, поступающие при лесных пожарах, извержениях вулканов, от горячих ключей, в результате дыхания и т. п.;

— водород;

— метан, являющийся в основном продуктом жизнедеятельности;

— инертные газы: гелий, неон, криптон, ксенон — продукты естественного радиоактивного распада урана, тория, радона;

— озон, являющийся продуктом соединения молекулярного и атомарного кислорода под воздействием солнечных ультрафиолетовых лучей;

— аэрозоли как в жидком, так и в твердом состоянии.

Строение атмосферы:

Атмосфера, окружая Землю, вращается вместе с ней, не рассеиваясь в космическом пространстве благодаря действию гравитационных сил. При этом она по своей структуре неоднородна и условно разделена на слои (рис.1).

Рис. 1. Структура атмосферы с изменением температуры и давления по высоте.

Тропосфера (от 0 до 7 км у полюсов и до 18 км у экватора). В тропосфере сосредоточен весь водяной пар и 4/5 массы атмосферы. Здесь развиваются все погодные явления. Погода и климат на Земле зависят от распределения тепла, давления и содержания водяного пара в атмосфере. Водяной пар поглощает солнечную радиацию, увеличивает плотность воздуха и является источником всех осадков. Температура тропосферы с высотой уменьшается и на высоте 10-12 км достигает минус 55 0С.

Стратосфера (до 40 км). Температура постепенно возрастает до 0 0С. На высоте 22-24 км наблюдается максимальная концентрация озона (озоновый слой). Он поглощает большую часть губительного для живых организмов жесткого излучения Солнца.

Мезосфера (до 80 км). Температура падает до минус 60-80 0С. Наблюдается высокое содержание ионов газов, являющихся причиной возникновения полярных сияний.

Термосфера (до 800 км). Характеризуется ростом температуры. Увеличивается содержание легких газов — водорода и гелия — и заряженных частиц.

Экзосфера (до 1500-2000 (3000) км). Здесь происходит рассеивание (диссипация) атмосферных газов в космическое пространство.

Свойства атмосферы: Циркуляция атмосферного воздуха:

а) Общая циркуляция атмосферного воздуха

(в северном полушарии движение воздуха против часовой стрелки вокруг центра низкого давления называютциклоном, а движение по часовой стрелке вокруг центра высокого давления — антициклоном.)б) Сезонная циркуляция атмосферного воздуха (муссоны — ветры, меняющие два раза в год свое направление: летом — с океана на сушу; зимой — с суши на океан).

в) Местная циркуляция атмосферы (бриз, фен, шквал и др.).

Под загрязнением атмосферного воздуха следует понимать любое изменение его состава и свойств, которое оказывает негативное воздействие на здоровье человека и животных, состояние растений и экосистем. Оно может быть естественным (природным) и антропогенным (искусственным или техногенным).

По агрегатному состоянию выбросы вредных веществ в атмосферу классифицируются на:

— газообразные (оксиды углерода, диоксид серы, оксиды азота, углеводороды и др.);

— жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей и др.);

— твердые (канцерогенные вещества, свинец и его соединения, сажа, органическая и неорганическая пыль и др.).

Основными источниками антропогенного загрязнения атмосферы являются: теплоэнергетика, транспорт, промышленность (предприятия черной и цветной металлургии, машиностроение, производство строительных материалов и др.), нефтепереработка и газопереработка, испытания оружия. Самые распространённые загрязнители атмосферы: оксиды углерода, диоксид серы, пыль, оксиды азота, углеводороды. В воздухе атмосферы присутствуют более 500 вредных веществ антропогенного происхождения.

2 France II

Основные источники загрязнения гидросферы

Все в мире источники загрязнения вод можно условно разделить на две категории:

1. естественные;
2. антропогенные.

Естественные источники загрязнения водоемов

Естественное загрязнение гидросферы вызывают следующие причины:

• вулканическая деятельность;
• вымывание прибрежной почвы;
• выделение продуктов жизнедеятельности организмов;
• останки мертвых растений и животных.

Извержение вулкана на Гавайских островах

Пути решения проблемы природа определила для себя самостоятельно, без посторонней помощи. Существует природные механизмы очистки воды, которые безотказно действуют на протяжении тысячелетий.

Известно, что существует круговорот воды. С поверхности водоемов происходит испарение влаги, которая попадает в атмосферу. В процессе испарения производится очистка воды, которая затем в виде осадков попадает в почву, образуя подземные воды. Немалая их часть снова попадает в реки, озера, моря и океаны. Часть осадков попадает в водоемы сразу, минуя промежуточные стадии.

В результате такого круговорота вода возвращается в очищенном виде, поэтому экологическая проблема загрязнения воды решается сама собой.

Загрязнение воды человеком

Можно сказать, что загрязняет воду человек больше, чем все остальные живые организмы вместе взятые. Последствия загрязнения воды пагубно отражаются на всей окружающей среде. Вред, ежедневно наносимый человеком водной среде, сравним только с катастрофой глобального масштаба. Вот почему нельзя загрязнять гидросферу, а решение проблемы загрязнения водной среды является первостепенной задачей.

Последствия загрязнения водоемов таковы, что сейчас практически всю воду, присутствующую в том или ином виде на планете, нельзя назвать чистой. Загрязнение воды человеком делятся на три категории:

1. индустриальные;
2. сельскохозяйственные;
3. бытовые.

Загрязнение воды промышленными предприятиями

Загрязнение гидросферы неуклонно растет. Правда, последнее время существует тенденция к его сокращению.

Загрязнение воды человеком может быть первичным или вторичным. При первичном вредные вещества оказывают непосредственное отрицательное воздействие на организм человека, флору или фауну. Вторичным считается загрязнение водоемов, не связанное напрямую с вредным веществом, попавшим в гидросферу. Загрязнители воды становятся причиной вымирания организмов и вызывают рост количества останков животных или растений, также являющихся источниками загрязнения вод.

Загрязнение воды приводит к гибели рыбы

Сколько весит т 72?

ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ

Есть планеты-изгои, которые были сбиты с орбиты, просто остывая во Вселенной, и они могут сделать то же самое с другой планетой