СОДЕРЖАНИЕ.
Введение.
1.Сколько воды на земле?
2.Удивительные свойства воды.
3.Причины загрязнения и принципы борьбы с ними.
4.Методы очистки.
Заключение.
Список литературы.
ВВЕДЕНИЕ.
Экология — наука о взаимодействии живых организмов и их систем с окружающей средой, об их взаимовлиянии и взаимопроникновении, что позволяет определить пути оптимизации и возможного изменения условий для окружающей среды и живых организмов.
Экологическое знания необходимы при изучении многих наук, и прежде всего биологии, медицины, дисциплин инженерного и социально-экономического циклов.
Существование человечества немыслимо без многих природных ресурсов. К числу таких жизненно важных ресурсов, несомненно относятся вода, воздух и энергоносители.
Жизнь и созидательная деятельность человека во все времена были связаны с водой. Древний человек поклонялся воде, как первобытной стихии и отдавал ей, источнику всего сущего, дань уважения и восхищения. Памятники древности свидетельствуют о том, что еще на заре человечества люди тратили огромные усилия для получения воды и, вместе с тем, им уже были известны многие закономерности формирования вод и режима рек.
Более ста лет назад люди узнали, что вода может переносить болезни. Именно благодаря этому открытию возникла профессия специалистов по охране природной среды. Вода обладает рядом уникальных свойств, весьма важных, для поддержания жизни на Земле. Вода обеспечивает существование природных сообществ и человеческих цивилизаций.
Что мы знаем о воде? Почему именно она оказалась тем единственным в своем роде веществом, без которого не может обойтись ни одна сфера человеческой деятельности? Чтобы понять это, постараемся осмыслить, какое влияние она оказывает на окружающий мир, на нашу повседневную жизнь. Это влияние велико и многообразно. Созерцая воду, мы не замечаем всей необычности ее свойств. А ведь вода, как установили ученые, — самая удивительная жидкость на свете, и люди до сих пор открывают все новые и новые ее качества.
Вода — величайшее богатство нашей планеты, более того, без нее невозможны жизнь, существование и развитие всего земного.
Цель реферата показать, что из себя представляет вода, какую роль она играет в развитии планеты, в жизни человеческого общества, как сегодня решаются вопросы водообеспечения населения и экономики, проблемы загрязнения рек и водоемов и способы очистки воды.
1.СКОЛЬКО ВОДЫ НА ЗЕМНОМ ШАРЕ?
Это количество даже трудно себе представить: оно выражается числом 1400 000 000 000 000 000. Один и четыре десятых миллиарда миллиардов кубометров. Много или мало? На каждого землянина приходится более 350 млн.кубометров. Например Екатеринбургу со всем его населением, многочисленными предприятиями и городским хозяйством этой воды хватило бы с лихвой на год.
Как же распределяется такое неимоверное количество воды? Более двух третей (71%) планеты занимают моря и океаны (в них сосредоточено 96,5% всех поверхностных вод), реки и озера, каналы и болота. Если бы все воду, находящуюся только на поверхности, можно было разлить равномерно по всему земному шару, ее слой составил бы почти четыре километра.
В атмосфере содержится одна тысячная процента общих запасов свободной воды. Примерно 80% водяного пара поступает в нее за счет испарения с морей и океанов и только 14% испаряется с поверхности суши.
Общий объем подземных вод земного шара, по приблизительным подсчетам, оценивается в 23,7 млн.кубических километров. Это так называемая свободная вода, которая перемещается по трещинам и порам горных пород. Но под землей находится еще химически связанная вода. Физически связанная вода присутствует в кварцевом песке, суглинках и других породах и минералах. Выделяется она лишь при их нагревании до температуры 1200 градусов. По подсчетам ученых, ее объем 420 млн. кубических километров.
Вода есть и глубоко в недрах Земли — это флюид — «водная магма». Можно сказать, что флюид — это жидкое вещество, содержащее воду и находящееся в сверхкритическом по давлению и температуре состоянии. Такое вещество нам трудно представить, но это тоже вода.
Вода — совершенно особое творение природы. Она стала основной частью животного и растительного мира. В тканях человека ее 65-70%, в бактериях -81%, в рыбе — 75%, в медузе — 96%. А пища, которую мы ежедневно употребляем? Она тоже содержит много воды: огурцы — 95%, помидоры — 90%, яблоки -85%, картофель — 76%. Отсюда ясно, почему ни человек, ни животные, ни растения не могут существовать без воды.
Связь живого с водой столь велика, что позволяет, рассматривать «жизнь, как особое царство природных вод». Во всех водах биосферы, за исключением высокоминерализованных, ядовитых, сернокислых, присутствует живое вещество, даже рассол содержит микрофлору.
Облик Земли сложился под влиянием непрерывной разрушительной и созидательной деятельности воды. С момента появления на нашей планете вода все время в движении: разрушает горные породы, создает почвенный покров, формирует ландшафты, растворяет и размывает горы и целые материки, непрестанно стремясь полностью выровнять планету. Этому противодействуют внутренние силы Земли: они вздымают равнины, дно морей становится материками, и вода вновь начинает их разрушать. Так идет этот вечный процесс.
Запасы воды распределены на Земле крайне неравномерно, как по месту нахождения, так и по их составу (солености). Соленые воды составляют около 94% всех запасов. Площадь соленых вод (морей, океанов) — чуть более 70% поверхности Земли. Пресные же воды (менее 1 г/л соли) составляют чуть меньше 6% запасов. Но вся беда в том, что из пресных вод лишь около 3% — легкодоступные запасы типа рек, озер и водохранилищ, остальные — ледники, подземные воды. Таким образом, мы можем использовать лишь около 2,5 млн. кубических километров воды. Это очень не много. А ведь часть воды загрязнена и непригодна к употреблению.
Речной сток, для всей Земли, дает лишь 40 тыс.кубических километров воды в год. Из этих запасов примерно девятая часть 4,4 тыс.кубических километров в границах бывшего СССР (больше лишь в Бразилии). Но в европейской части страны лишь 20% запасов, а живет 70% населения. Самые полноводные реки страны расположены в Сибири — Лена, Енисей. На европейской части — Волга, Дон.
Россия лежит в пределах трех широтных географических поясов — арктического, субарктического и умеренного и омывается водами 12 морей, принадлежащих трем океанам. Атлантический океан выходит к России Черным, Азовским и Балтийским морями. Тихий океан подступает непосредственно к Камчатке и Курилам, а Северный Ледовитый — к архипелагам Арктики. На территории России насчитывается свыше 2,5 миллионов больших и малых рек, более 2 миллионов озер, сотни тысяч болот, множество ледников и снежников, повсеместно распространены подземные воды, тысячи искусственных водохранилищ, прудов, каналов и других водоемов — все это в совокупности образует государственный водный фонд.
Недостаточно воды в других странах мира. По данным всемирной организации здравоохранения, в мире около 1,2 млрд. человек страдают от недостатка воды, а такие страны, как Алжир, Голландия, Сингапур и другие импортируют воду.
Но главные причины возникновения «водного голода» прежде всего в том, как мы используем одно из величайших богатств Земли.
Если в начале двадцатого века об обеспечении водой заботились только в районах недостаточного естественного увлажнения, то сейчас проблема стала поистине глобальной. Это закономерно и вызвано в основном развитием производства. Достаточно сказать, что для получения тонны шерсти требуется 600 тонн воды, тонны никеля 800 тонн и так далее. Громадного объема чистой воды требует изготовление одежды и обуви: на одну соломенную шляпку 100 литров, кожаные сапоги — 1000 литров.
Вода в экономике — такое же сырье, как уголь, нефть, руда. Мировое потребление воды составляет 7-8 млрд. тонн в сутки.
Водные ресурсы играют важную роль в развитии производственно-хозяйственного комплекса России. Реконструкция предприятий, увеличение их мощностей, рост городов и поселков требуют все больше воды. Будущее экономики прямо зависит от того, насколько хорошо мы сможем удовлетворить эти потребности.
Давно прошло то время, когда пресную воду считали безграничным и бесплатным даром природы. Ныне это национальное достояние. Невозможно назвать сферу нашей жизни, в которой можно обойтись без пресной воды. Стало быть, необходимо регулировать ее расход.
2.УДИВИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ВОДЫ.
Всем известно, что вода — соединение двух атомов водорода и одного кислорода. Это воспринимается, как общеизвестный факт. Сегодня трудно себе представить, что всего два столетия назад величайшие умы человечества, отцы химии и физики, об этом и не подозревали. После длительных и трудных поисков усилиями физиков и химиков к концу восемнадцатого века, а точнее к 1775 году, были открыты оба газа — кислород и водород, соединение которых дает воду.
Вся дальнейшая история физики и химии так или иначе связана с углублением наших представлений о внутреннем строении воды. Сегодня человечеству известно много удивительных и необъяснимых свойств воды. Вот некоторые из них.
Вода -единственное вещество на нашей планете, которое при нормальных условиях может находиться в трех состояниях: твердом (лед), жидком (собственно вода) и газообразном (пар). Она обладает исключительно высокой удельной теплоемкостью. Для всех веществ кроме воды, с повышением температуры нагрева величина удельной теплоемкости возрастает. У воды же от 0 до 37 градусов теплоемкость снижается, а с 37 градусов и выше растет. Получается, что легче всего она нагревается и быстрее охлаждается при температуре 37 градусов.
Можно высказать предположение, что терморегулирование организма человека осуществляется не без участия воды, ведь наше тело на 65-70% состоит из нее. Остается только восхищаться, что природа создавая человека, не забыла снабдить его наилучшим режимом теплового саморегулирования.
Воде свойственна исключительно высокая скрытая теплота плавления — количество тепла, необходимое для превращения льда в жидкость.
Вода обладает исключительно высокой скрытой теплотой испарения — количество тепла, необходимое для превращения воды в пар. Она кипит при температуре 100 градусов, а для того чтобы превратить грамм воды в пар, необходимо 539,1 калорий. При этом температура воды не повышается. Благодаря этой особенности, через атмосферу выравнивается температурная контрастность: испаряясь с поверхности южных морей, вода через атмосферу переносит тепло в умеренные широты, где и отдает его, конденсируясь в капельки воды.
Все вещества по мере нагревания увеличивают свой объем и уменьшают плотность. С водой дело обстоит иначе. Чистая вода имеет максимальную плотность при температуре 3,98 градуса. По мере нагревания выше этой температуры плотность воды уменьшается, по мере охлаждения до замерзания, тоже уменьшается. Вдумайтесь, какое это имеет значение. При охлаждении ниже четырех градусов образуется лед, он всплывает, но под ним всегда остается вода, даже на Северном полюсе подо льдом существует жизнь. Не обладай вода этим качеством, реки, моря, озера, водохранилища промерзли бы и все живое исчезло.
Из всех известных жидкостей вода обладает наиболее высокой диэлектрической постоянной. Благодаря этому вода обладает уникальной растворяющей способностью, в ней растворяются почти все вещества. Современными методами анализа в морской воде, например, найдено две трети химических элементов таблицы Менделеева, и, надо полагать, что остальная треть тоже будет обнаружена. И, ведь, что удивительно: вода ничуть не изменяется под влиянием растворенных в ней веществ.
Много еще необычных свойств у этого удивительного творения природы. А причины всех загадок кроются в своеобразной внутренней организации, в структуре воды.
Потребовались многие тысячелетия, чтобы хоть как-то разобраться в ее свойствах. Но и сейчас нам далеко не все известно о воде, и мы все еще не научились беречь и правильно использовать это самое большое богатство Земли.
4.ПРИЧИНЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДЫ И ПРИНЦИПЫ БОРЬБЫ С НИМИ.
Загрязнением в узком смысле считается привнесение в какую-либо среду новых, не характерных для нее физических, химических и биологических агентов или превышение естественного уровня этих агентов в среде.
Объектом загрязнения всегда является биогеоценоз (экосистема), наличие вредных веществ означает применение режимов воздействия экологических факторов, что приводит к нарушению в экологической нише (или звена в пищевой цепи). Это в свою очередь приводит к нарушению обмена веществ, снижению интенсивности ассимиляции продуцентов, а значит, и продуктивности биоценоза в целом.
Загрязнения можно классифицировать следующим образом:
-ингредиентное (химическое) загрязнение, представляющее собой совокупность веществ, чуждых естественным биогеоценозам;
-параметрическое (физическое) загрязнение среды, связанное с изменением качественных параметров среды;
-биологическое загрязнение, заключающееся в воздействии на состав и структуру популяций и отдельных ее представителей — биологических агентов.
Загрязнение рек за последние сто лет выросло в сто раз. Частично это объясняется тем, что четверть промышленного потребления воды приходится на долю химических предприятий, производящих синтетические моющие средства, минеральные удобрения, ядохимикаты.
Они насыщают воду кислотами, ядами, фенолами, щелочами. Целлюлозно-бумажная и лесохимическая промышленность спускают в воду медленно разлагающиеся дубильные вещества, нефтехимическая — тончайшую нефтяную пленку. Все это изменяет физико-химические свойства воды, нарушает ее газообмен с атмосферой, губит рыбу, водоросли, моллюсков и планктон.
Из-за недоброкачественной воды ежегодно в мире заболевает брюшным тифом, холерой, дизентерией и другими болезнями до полумиллиарда человек, причем около десяти миллионов из них погибает. Появляются новые болезни, связанные с присутствием в воде ртути, цинка, меди, кадмия, они повреждают центральную нервную систему, вызывают паралич, хрупкость костей и в 50% случаев приводят к смертельному исходу.
Охрана природы, охрана водных ресурсов стали главнейшей проблемой лишь несколько десятилетий назад.
На борьбу с загрязнением расходуются огромные средства. Но к сожалению, часто они тратятся нерационально: идут не на прекращение загрязнения, а на то, чтобы лишь сделать его менее вредным для окружающей среды. Разумеется, человечество не может отказаться от потребления природных богатств или сократить темпы их освоения. Поэтому проблемы охраны окружающей среды и эффективного использования природных ресурсов следует рассматривать вместе.
В мире отчетливо видны три аспекта проблемы взаимоотношений человека и воды. Первый экологический, обусловленный загрязнением окружающей среды и нарушением биологического равновесия человек — живая природа. Второй — технико-экономический, вызванный дефицитом пресной воды в отдаленных районах и рассматривающий возможности покрытия этого дефицита техническими средствами. И, наконец, третий, социально-экономический, так как в целом проблема может быть решена только совместными усилиями общества, государства или даже нескольких государств.
Основными загрязнителями поверхностных источников воды являются сточные воды промышленных предприятий, сельского и коммунального хозяйства.
Охрана поверхностных вод от загрязнения включает в себя: предотвращение попадания в водоисточники загрязняющих веществ, то есть очистку сточных вод, регулирование качества воды в водном объекте путем рационального водоиспользования, внедрение безотходных технологий и замкнутых систем водопользования во всех отраслях хозяйства.
Промышленность наиболее водоемкая отрасль экономики. Объемы использования зависят от структуры развитых промышленных предприятий, уровня технологий, мероприятий по экономии воды. Большое распространение получили системы оборотного водоснабжения и повторного использования, их мощности в целом по России достигают 168,5 кубических километров в год. Промышленность остается главным источником загрязнения поверхностных вод, сбрасывая ежегодно 48,1 кубических километров сточных вод. Нсмотря на обширную сеть очистных сооружений, только 33 кубических километра сточных вод очищается до нормативных требований, остальные сбрасываются недостаточно очищенными или неочищенными совсем.
В коммунальном хозяйстве ежегодно формируется и сбрасывается в поверхностные источники 9,2 кубических километров сточных вод. Все они перед сбросом проходят очистку. К сожалению, эффективность очистки не всегда отвечает современным требования, поэтому со стоками коммунального хозяйства в природные водоемы ежегодно попадает 480 тысяч тонн взвешенных веществ, 9,8 миллионов тонн сульфатов, 7,6 миллионов тонн хлоридов, 35 тысяч тонн фосфора и другие вещества.
Сельское хозяйство является одним из существенных загрязнителей поверхностных вод. С его сточными водами ежегодно сбрасывается 19 тысяч тонн органических и других веществ.
5.ОЧИСТКА ВОДЫ.
Как бы нам не хотелось, чтобы загрязнения не попадали в реки, к сожалению, пока приходится с этим мириться. Намеченная перестройка водного хозяйства, предусматривающая, что водопотребление промышленных предприятий и городов, основанное на использовании природных водных ресурсов, будет постепенно сокращаться, требует громадных материальных затрат, и ее осуществление займет не один десяток лет. Пока инженерная мысль работает прежде всего над тем, как очистить сточные воды, чтобы свести ущерб к минимуму.
В свое время министерство здравоохранения бывшего СССР установило предельные концентрации для различных компонентов. Это значит, что сбрасываемые стоки должны содержать такое количество взвешенных и растворенных веществ, которое после разбавления в реке не приносило бы вреда. А для этого перед сбросом в естественные водоемы необходима соответствующая очистка сточных вод.
На практике применяют различные способы очистки: механическую, физико-химическую и биохимическую.
При механической очистке фильтрованием, процеживание, отстаиванием отделяют нерастворимые вещества. Необходимые для этого сооружения есть почти на каждом предприятии. Одной механической очистки, как правило, недостаточно, она служит лишь первой стадией.
Сложнее химический и физико-химический методы. Химические средства успешно «борются» с растворенными минеральными веществами.
И, наконец, биохимическая очистка, которая основана на способности некоторых микроорганизмов брать для своей жизнедеятельности органические вещества из сточных вод. С их помощью почти полностью удаляются органические загрязнения.
Существенно отличается очистка воды для питьевых нужд, в технологических целях и очистка сточных вод.
Вода поступающая в водопроводную сеть, подвергается очистке для удаления загрязнений, которые делают воду либо неприятной на вкус, либо опасной. Этапы очистки питьевой воды таковы: добавление сульфата меди и аэрация для удаления неприятных вкусов и запахов, первое хлорирование для разрушения микробов, далее коагуляция и осаждение загрязнений для удаления крупных частиц из воды, фильтрование для удаления болезнетворных микробов, и, наконец, заключительное хлорирование для завершения уничтожения микроорганизмов. Активированный уголь рекомендуется для устранения канцерогенов.
Альтернативным методом является озонирование и обработка воды газообразным озоном.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Пресной воды в России предостаточно. Чистой становится все меньше и меньше. Главная причина этого сброс недостаточно очищенных сточных вод, поступления в реки и водоемы загрязненного стока с водосборных пространств.
Разрабатывая стратегии и планы рационального использования и охраны вод, мы уповаем на безграничные возможности природы, но не ведаем о ней ничего. Мы даже не знаем, откуда появилась вода на нашей планете, каково ее взаимоотношение с жизнью: живое из воды или вода из живого?
Чистая пресная вода жизненно необходима прежде всего для питьевых, санитарно-гигиенических целей, для нужд сельского хозяйства, промышленности и многих других видов человеческой деятельности. Без чистой воды невозможны нормальная жизнь и развитие природы в широком смысле этого понятия.
Сегодня мы на пороге перехода биосферы в свое новое состояние, когда ее развитие определяется не естественными, стихийными процессами, а направляющей человеческой деятельностью. Вода является базовым элементом и биосферы и цивилизации, и окружающей среды, и экономики, но вместе с ним — и основной составляющей экологии. Состояние воды — это показатель здоровья и биосферы в целом, и человеческой цивилизации, и конкретного человека, показатель экологического благополучия окружающей человека среды.
Нет предела человеческому разуму, нет предела его возможностям. Хочется верить, что современный человек, вооруженный знаниями, сумеет преодолеть те проблемы, которые возникли в его взаимоотношениях с природой, с окружающей средой. И тогда вода, как и все в мире, станет неисчерпаемой.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
1. «Экология для технических вузов»
Гарин В.М., Кленова И.А., Колесников В.И.
Ростов-на-Дону, 2001
2. «Среда нашего обитания»
Ревелль П., Ревелль Ч., кн 2
Москва, 1995
3. «Поэзия и проза воды»
А.М.Черняев
Екатеринбург,1996
www.ronl.ru
Эко Проблемы Воды
Выполнил: Бойко Павел
Студент: 30 группы
Эко проблемы питьевой воды. Рассматривая экологические аспекты строительства и функционирования дома, а именно — чем и как мы дышим, нельзя обойти стороной не менее важный вопрос – а что мы пьем. Ведь в среднем на 85% мы состоим из воды и по данным Всемирной Организации Здравоохранения более 80% всех заболеваний людей связаны с недоброкачественной питьевой водой.
Человеческий организм в силу сложившихся традиций питания находится в состоянии хронического обезвоживания, о чем отчаянно сигнализирует своему хозяину недомоганиями, а затем и серьезными болезнями. И, не получая требуемого, с каждым годом сужает круг безупречно выполняемых им функций. Нашему телу нужна именно вода. Чай, кофе, газированная вода, соки не могут ее заменить. Приятные на вкус напитки, ставшие символом современного общества, содержат определенные вещества, изменяющие химический состав организма в пунктах управления центральной нервной системой. Даже молоко – это не то же самое, что вода. Молоко – пища, и относиться к нему нужно как к пище. Вода же – основная составляющая человеческого тела и качество потребляемой воды, как и воздуха, – это ваше здоровье и здоровье ваших детей.
Хлорирование во всем мире считается самым дешевым методом обеззараживания питьевой воды от бактерий и микроорганизмов. А то, что, уничтожив хлоркой бактерии, мы эту же хлорку употребляем сами – над этим мало кто задумывается. Малоимущие слои населения и те, кто махнув на себя рукой, придерживаясь принципа – «сколько отмерено, столько и проживу», пьют обычную хлорированную воду из-под крана. При этом их организм получает хлорорганические вещества (хлорэтан, трихлорэтилен, хлорфенол, четырёххлористый углерод), остаточные концентрации соединений железа и алюминия, ионы тяжёлых металлов и других веществ, в малых и следовых концентрациях. Чугунные и стальные трубы, медные и цинковые детали кранов тоже добавляют своё. А человеческий организм сам уже очищает и структурирует, т.е. «оживляет» эту воду, выводя потом из себя все вышеперечисленное через кишечник, легкие и почки (что приводит к нарушению деятельности этих органов) или складируя их в тканях, костях, почках, печени и т.д. Сколько энергии организма тратится на эту водоподготовку и надолго ли хватит «кладовых» организма? А с возрастом все это количество переходит в качество. В качество здоровья.
Сейчас стало популярным фильтровать водопроводную воду. Масса производителей и предложений. При многоступенчатой фильтрации и частой (и даже очень частой) замене фильтрующих элементов, использовании системы обратного осмоса – мы может быть и получим бактериологически и химически чистую воду. А вот с физическими свойствами воды, с её структурой, т.е. с памятью – проблема. Это все «мертвая», т.е. не структурированная вода. А если видоизмененная структура этой воды ещё сохранилась, то она, эта память (о коллекторах, санузлах, автомойках, больницах и пр. в вышерасположенных по течению рек городах), может быть пострашнее всех химических элементов и бактерий вместе взятых.
Многие, не веря в домашние фильтры, приобретают фасованную питьевую воду. Допустим, что она вся химически и бактериологически чистая, т.е. действительно прошедшая многоуровневую систему обеззараживания и очистки. Не будем обращать внимание на количество подделок на полках супермаркетов. Но спросите у опытного гомеопата: если удалить из воды все вредные вещества, станет ли она после этого действительно питьевой. И он вам объяснит, что она имеет гомеопатический эффект все той же «памяти», которая сохраняет влияние на ее молекулярную структуру. В результате, организм человека, потребляющего такую воду, теряет сопротивляемость к заболеваниям, снижается его иммунный статус. Собственно говоря, во многих случаях это та же водопроводная отфильтрованная вода, которую мы рассматривали в предыдущем абзаце.
Панацеей, до недавних пор, считали подземные воды, и напрасно. Придется разочаровать тех, кто берет воду с колодца или со скважины. Качество подземных вод ухудшается не менее неумолимо, чем поверхностных, особенно в районах крупных городов. Использование десятилетиями минеральных удобрений и пестицидов не миновали бесследно, особенно на юге и востоке Украины. Наиболее распространенными загрязнениями в водных источниках являются нитриты (до 2 ПДК), фенолы (до 16 ПДК) и нефтепродукты (до10 ПДК), соединения меди (до 11 ПДК), цинка (до 10 ПДК), марганца (до 50 ПДК). Хлорки конечно нет. Но набор нитритов, нитратов, сульфатов, фенолов, нефтепродуктов, соединений меди, цинка, марганца, солей и ржавчины в этой воде впечатляет. Кроме того, встает проблема обеззараживания. Кипячение не всегда помогает. Вирус гепатита А, например, погибает при температуре 250 градусов. Исследователи сталкивались с фактами большего антропогенного загрязнения даже глубоких горизонтов, например, изучая девонский и четвертичный горизонты в Западной Украине. Ясно, что такие факты опровергают рассуждения: «чем глубже, тем чище».
Итак, все перечисленные нами источники воды только очищают, обеззараживают или поднимают из-под земли уже готовую воду. Какой бы фильтр очистки не использовался, вода всегда будет помнить об экологическом загрязнении, — считает Михаил Курик, заведующий отделом молекулярной фотоэлектроники Института физики Национальной академии наук Украины, директор Украинского института экологии человека. По мнению ученых, избавиться от “грязной” информации можно только путем нового «рождения» отфильтрованной воды, т.е. переводом её в другое агрегатное (фазовое) состояние (замораживание или испарение) и обратно (размораживание-таяние или конденсация). Только тогда, за счет изменения, т.е. востановления структуры воды, “стирается” ее память. Вспомните о свойствах талой воды и легендах про неё! И еще вспомните, как происходит это новое «рождение» воды в Природе! Испаряясь из морей и океанов, выпадая в виде осадков (дождя, снега, росы), вода очищается от информационной грязи. Дождь, снег, роса, горные ручьи из-под ледников и из родников, айсберги – все это «живая», вновь «рожденная» вода!
Развивая тему экологии дома, мы рекомендуем систему раздельного водообеспечения, что соответствует новейшим мировым стандартам и экологическим требованиям, а именно: • Вода в домашний водопровод для хозяйственно-бытовых нужд подается из коммунального водопровода, скважины, колодца, опреснительной установки. Эта вода используется для мытья посуды, стирки, уборки, купания, поливки садовых растений и т.д. • Для питья, приготовления пищи и напитков в каждой квартире (доме) рекомендуем устанавливать бытовой атмосферный генератор воды (АГВ).
www.ronl.ru
Введение
Из воды возникло всё. Вода – универсальное сырьё любой культуры и фундамент любого человеческого и духовного развития. Вода — ценнейший природный ресурс. Она играет исключительную роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни. 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.
Человек — элемент биосферы. Все жизненные ресурсы — воздух, пищу, воду и значительную часть энергетических и строительных ресурсов — он получает из биосферы. В биосферу человек сбрасывает и отходы — бытовые и промышленные. Долгое время такой тип человеческой деятельности не нарушал равновесия биосферы. В настоящее время стихийное взаимоотношение с природой представляет опасность для существования не только отдельных объектов, территорий, стран и т.п., но и для всего человечества.
Существование биосферы и человека всегда было основано на использовании воды. Человечество всегда стремилось к увеличению водопотребления, оказывая на гидросферу многообразное давление. Загрязнение вод проявляется в изменении физических и органолептических средств (нарушение прозрачности, окраски, запахов, вкуса), увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжелых металлов, сокращении растворенного в воде кислорода воздуха, появлении радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и других загрязнителей.
Загрязнение водных экосистем представляет огромную опасность для всех живых организмов и, в частности, для человека. Для здоровья человека неблагоприятные последствия при использовании загрязненной воды, а также при контакте с ней (купание, стирка, рыбная ловля и др.) проявляются либо непосредственно при питье, либо в результате биологического накопления. При непосредственном контакте человека с бактериально загрязненной водой, а также при проживании или нахождении близ водоема различные паразиты могут проникнуть в кожу и вызвать тяжелые заболевания, особенно характерные для тропиков и субтропиков. В современных условиях увеличивается опасность и таких эпидемических заболеваний как холера, брюшной тиф, дизентерия и др.
Остановить стихийное развитие событий помогут лишь знания о том, как ими управлять и, в случае с экологией, эти знания должны «овладеть массами», большей частью общества, что возможно лишь через всеобщее экологическое образование людей. Всем известно, что без воды наша жизнь была бы невозможной. Но при ее потреблении возникают определенные проблемы. Использование воды ненадлежащего качества очень сильно влияет на здоровье человека и срок службы бытовой техники. Поэтому вода, поступающая из скважины или водопровода, нуждается в специальной обработке, представляющей собой комплекс физических, химических и биологических методов.
Главные загрязнители воды
Установлено, что более 400 видов веществ могут вызвать загрязнение воды. В случае превышения допустимой нормы хотя бы по одному из трех показателей вредности: санитарно-токсикологическому, общесанитарному или органолептическому, вода считается загрязненной.
Различают химические, биологические и физические загрязнители. Среди химических загрязнителей к наиболее распространенным относят нефть и нефтепродукты, СПАВ (синтетические поверхностно-активные вещества), пестициды, тяжелые металлы, диоксины и др. Очень опасно загрязняют воду биологические загрязнители: вирусы и другие болезнетворные микроорганизмы; и физические — радиоактивные вещества, тепло и др.
Процессы загрязнения поверхностных вод обусловлены различными факторами. К основным из них относятся:
1. Сброс в водоемы неочищенных сточных вод.
2. Смыв ядохимикатов ливневыми осадками.
3. Газодымовые выбросы.
4. Утечки нефти и нефтепродуктов.
Приоритетныезагрязнители водных экосистем по отраслям промышленности:
Отрасль промышленности Преобладающий вид загрязняющих компонентов Нефтегазодобыча, нефтепереработка Нефтепродукты, СПАВ, фенолы, аммонийные соли, сульфиды Лесная промышленность Сульфаты, органические вещества, лигнины, смолистые и жирные вещества, азот Машиностроение, металлообработка, металлургия Тяжелые металлы, взвешенные вещества, фториды, цианиды, аммонийный азот, нефтепродукты, фенолы, смолы Химическая промышленность Фенолы, нефтепродукты, СПАВ, ароматические углеводороды, неорганика Горнодобывающая, угольная промышленность Флотореагенты, неорганика, фенолы, взвешенные вещества Легкая, текстильная, пищевая промышленности СПАВ, нефтепродукты, органические красители и др.
Кроме поверхностных вод постоянно загрязняются и подземные воды, в первую очередь в районах крупных промышленных центров. Загрязняющие вещества могут проникать к подземным водам различными путями: при просачивании промышленных и хозяйственно-бытовых стоков из хранилищ, прудов-накопителей, отстойников и др., по затрубному пространству неисправных скважин, через поглощающие скважины, карстовые воронки и др.
К естественным источникам загрязнения относят сильно минерализованные подземные воды или морские воды, которые могут внедряться в пресные незагрязненные воды при эксплуатации водозаборных сооружений и откачке воды из скважин.
Важно подчеркнуть, что загрязнения подземных вод не ограничиваются площадью промпредприятий, хранилищ отходов и т.д., а распространяются вниз по течению потока на расстояния до 20-30 км и более от источника загрязнения. Это создает реальную угрозу для питьевого водоснабжения.
Загрязнение водных экосистем представляет огромную опасность для всех живых организмов и, в частности, для человека. Для здоровья человека неблагоприятные последствия при использовании загрязненной воды, а также при контакте с ней (купание, стирка, рыбная ловля и др.) проявляются либо непосредственно при питье, либо в результате биологического накопления. При непосредственном контакте человека с бактериально загрязненной водой, а также при проживании или нахождении близ водоема различные паразиты могут проникнуть в кожу и вызвать тяжелые заболевания, особенно характерные для тропиков и субтропиков. В современных условиях увеличивается опасность и таких эпидемических заболеваний как холера, брюшной тиф, дизентерия и др.
Среди водоохранных проблем одной из важнейших является разработка и внедрение эффективных методов обеззараживания и очистки поверхностных вод, используемых для питьевого водоснабжения.
Наиболее распространенные примеси, ухудшающие качество питьевой воды:
1. Взвешенныевещества – нерастворимые в воде суспензии, эмульсии. Наличие в воде взвешенныхвеществ свидетельствует о её загрязненности частичками глины, песка, ила,водорослей и т.п.
2. Органическиевещества природного происхождения – частички почвенного гумуса, продуктыжизнедеятельности и разложения растительных и животных организмов.
3. Органическиевещества техногенного происхождения – органические кислоты, белки, жиры,углеводы, хлорорганические соединения, фенолы, нефтепродукты.
4. Микроорганизмы –планктон, бактерии, вирусы.
5. Соли жесткости –кальциевые и магниевые соли угольной, серной, соляной и азотной кислот.
6. Соединения железаи марганца – органические комплексные соединения, сульфаты, хлориды игидрокарбонаты.
7. Соединения азота– нитраты, нитриты, аммиак.
8. Растворимые вводе газы – сероводород, метан.
Влияние примесей накачество воды:
1.Повышенная мутность воды указывает её значительную загрязненность взвешенными веществами и препятствует использованию в хозяйственно – питьевых целях.
2.Органические вещества вызывают различного рода запахи (землистый, гнилостный, болотный, рыбный, аптечный, нефтяной и т.п. ), повышают цветность, вспениваемость, оказывают неблагоприятное воздействие на организм человека.
3.Микроорганизмы увеличивают количество органики, могут вызвать заболевания тифом, дизентерией, холерой, полиомиелитом и т.д. бесцветная.
4.Соли жесткости в большом количестве делают воду непригодной для хозяйственных нужд. В жесткой воде увеличивается расход моющих средств при стирке, медленно развариваются мясо и овощи, выходят из строя посуда и водонагреватели.
5.Железо и марганец придают воде неприятную красновато-коричневую или черную окраску, ухудшают её вкус, вызывают развитие железобактерий. Избыток железа в организме увеличивает риск инфарктов, длительное употребление железосодержащей воды вызывает заболевание печени, снижает репродуктивную функцию организма. Марганецсодержащие воды отличаются вяжущим привкусом, окраской, оказывают токсическое действие на организм.
6.Соединения азота – при использовании питьевой воды с нитратами в количестве свыше 45 мг/л в организме человека синтезируются нитрозамины, способствующие образованию злокачественных опухолей.
7.Наличие в воде сероводорода резко ухудшает её качество, придает неприятный запах, провоцирует развитие серобактерий.
Хозяйственно – питьевая вода должна быть безвредна для здоровья человека, иметь хорошие физические, химические и санитарные показатели.
Метод или совокупность методов очистки выбирают на основе изучения свойств исходной воды, её запасов в источнике, требуемое количество продукта, а также воспринимающую способность канализации для приема выделенных из воды загрязнений.
Методы очистки воды
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 — 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). Очистка сточных вод — вынужденное и дорогостоящее мероприятие, представляющее собой довольно сложную задачу, связанную с большим разнообразием загрязняющих веществ и появлением в их составе новых соединений.
Методы очистки вод можно разделить на 2 большие группы: деструктивные и регенеративные.
В основе деструктивных методов лежат процессы разрушения загрязняющих веществ. Образующиеся продукты распада удаляются из воды в виде газов, осадков или остаются в воде, но уже в обезвреженном виде.
Регенеративные методы — это не только очистка сточных вод, но и утилизация ценных веществ, образующихся в отходах.
Методы очистки вод можно разделить на: механические, химические, гидрохимические, электрохимические, 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 примеси.
Сущность механического метода состоит в том, что из сточных вод путем отстаивания и фильтрации удаляются механические примеси. Грубодисперсные частицы в зависимости от размеров улавливаются решетками, ситами, песколовками, септиками, навозоуловителями различных конструкций, а поверхностные загрязнения — нефтеловушками, бензомаслоуловителями, отстойниками. 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%.
Гидромеханические методы применяют для извлечения из сточных вод нерастворимых грубодисперсных примесей органических и неорганических веществ путем отстаивания, процеживания, фильтрования, центрифугирования. С этой целью используют различные конструктивные модификации сит, решеток, песколовок, отстойников, центрифуг и гидроциклонов.
Электрохимические методы очистки сточных вод от различных растворимых и диспергированных примесей включают анодное окисление и катодное восстановление, электрокоагуляцию, электродиализ. Процессы, лежащие в основе этих методов, протекают при пропускании через сточную воду электрического тока. Под действием электрического поля положительно заряженные ионы мигрируют к катоду, а заряженные отрицательно — к аноду. В прикатодном пространстве происходят процессы восстановления, а в прианодном — процессы окисления.
Физико-химические методы очистки сточных вод многообразны. Это коагуляция, флотация, адсорбционная очистка, ионный обмен, экстракция, обратный осмос и ультрафикация. При физико-химическом методе обработки из сточных вод удаляются тонкодисперсные и растворенные неорганические примеси и разрушаются органические и плохо окисляемые вещества.
Биохимические методы очистки сточных вод. Применяются для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод от органических и некоторых неорганических (сероводорода, сульфидов, аммиака, нитратов и др.) веществ. Процесс очистки основан на способности микроорганизмов использовать эти вещества для питания, превращения их в воду, диоксид углерода, сульфат-фосфат-ион и др. и увеличивая свою биомассу.
Также к основным методам очистки воды относятся нижеперечисленные методы:
Осветление – удаление из воды взвешенных веществ. Реализуется фильтрацией воды через пористые фильтроэлементы (картриджи) или через слой фильтроматериала. Осветление воды путем осаждения взвешенных веществ. Эту функцию выполняют осветлители, отстойники и фильтры. В осветлителях и отстойниках вода движется с замедленной скоростью, вследствие чего происходит выпадение в осадок взвешенных частиц. В целях осаждения мельчайших коллоидных частиц, которые могут находиться во взвешенном состоянии неопределенно долгое время, к воде прибавляют раствор коагулянта (обычно сернокислый алюминий, железный купорос или хлорное железо). В результате реакции коагулянта с солями многовалентных металлов, содержащимися в воде, образуются хлопья, увлекающие при осаждении взвеси и коллоидные вещества.
Коагуляция – обработка воды специальными химическими реагентами для укрупнения частиц загрязнений. Делает возможными или интенсифицирует осветление, обесцвечивание, обезжелезивание. Коагуляцией примесей воды называют процесс укрупнения мельчайших коллоидных и взвешенных частиц, происходящий вследствие их взаимного слипания под действием сил молекулярного притяжения.
Окисление – обработка воды кислородом воздуха, гипохлоритом натрия, марганцевокислым калием или озоном. Обработка воды окислителем (или их комбинацией) делает возможными или интенсифицирует обесцвечивание, дезодорацию, обеззараживание, обезжелезивание, деманганацию.
Обесцвечивание – удаление или видоизменение веществ, придающих воде цвет. Реализуется различными методами, в зависимости от причины цветности. Обесцвечивание воды, т. е. устранение или обесцвечивание различных окрашенных коллоидов или полностью растворенных веществ может быть достигнуто коагулированием, применением различных окислителей (хлор и его производные, озон, перманганат калия) и сорбентов (активный уголь, искусственные смолы).
Обеззараживание – обработка воды окислителями и/или УФ-излучением для уничтожения микроорганизмов. Обеззараживание воды (удаление бактерий, спор, микробов и вирусов) является заключительным этапом подготовки воды питьевой кондиции. Использование для питья подземной и поверхностной воды в большинстве случаев невозможно без обеззараживания. Обычными методами при очистке воды являются:
1. Хлорированиепутем добавления хлора, диоксида хлора, гипохлорита натрия или кальция.
2. Озонирование. Приприменении озона для подготовки питьевой воды используются окислительные идезинфицирующие свойства озона.
3. Ультрафиолетовое облучение. Используется энергия ультрафиолетового излучения для уничтожения микробиологических загрязнений. Кишечная палочка, бацилла дизентерии, возбудители холеры и тифа, вирусы гепатита и гриппа, сальмонелла погибают при дозе облучения менее 10 мДж/см2, а ультрафиолетовые стерилизаторы обеспечивают дозу облучения не менее 30 мДж/см2.
Обезжелезивание/деманганация – превращение растворённых соединений железа и марганца в нерастворимые и удаление тех и других путем фильтрования, как правило, через специальные фильтроматериалы. Решение проблемы очистки воды от железа представляется довольно сложной и комплексной задачей. К наиболее часто используемым методам можно отнести:
1.Аэрирование – окисление кислородом воздуха с последующим осаждением и фильтрацией. Расход воздуха для насыщения воды кислородом составляет около 30 л/м3. Это традиционный метод, применяемый уже много десятилетий. Реакция окисления железа требует довольно длительного времени и больших резервуаров, поэтому этот способ используется только на крупных муниципальных системах.
2.Каталитическое окисление с последующей фильтрацией. Наиболее распространенный на сегодняшний день метод удаления железа, применяемый в высокопроизводительных компактных системах. Суть метода заключается в том, что реакция окисления железа происходит на поверхности гранул специальной фильтрующей среды, обладающей свойствами катализатора (ускорителя химической реакции окисления). Наибольшее распространение в современной водоподготовке нашли фильтрующие среды на основе диоксида марганца (MnO2). Железо в присутствии диоксида марганца быстро окисляется и оседает на поверхности гранул фильтрующей среды. Впоследствии большая часть окисленного железа вымывается в дренаж при обратной промывке. Таким образом, слой гранулированного катализатора является одновременно и фильтрующей средой. Для улучшения процесса окисления в воду могут добавляться дополнительные химические окислители.
Умягчение – замена катионов кальция и магния в воде на эквивалентное количество катионов натрия или водорода. Реализуется фильтрованием воды через специальные ионообменные смолы. С жесткой водой сталкивался каждый, достаточно вспомнить о накипи в чайнике. Жесткая вода не годится при окрашивании тканей водорастворимыми красками, в пивоварении, производстве водки. В ней хуже пенится стиральный порошок и мыло. Высокая жесткость воды делает её непригодной и для питания газовых и электрических паровых котлов и бойлеров. Слой накипи в 1,5 мм снижает теплоотдачу на 15%, а слой толщиной 10 мм – уже на 50%. Снижение теплоотдачи ведет к увеличению расхода топлива или электроэнергии, что, в свою очередь, ведет к образованию прогаров, трещин на трубах и стенках котлов, выводя преждевременно из строя системы отопления и горячего водоснабжения. Наиболее эффективным способом борьбы с высокой жесткостью является применение автоматических фильтров – умягчителей. В основе их работы лежит ионообменный процесс, при котором растворенные в воде жесткие соли заменяются на мягкие, которые не образуют твердых отложений.
Обессоливание – удаление из воды растворённых солей на ионообменных смолах или фильтрование воды через специальные плёнки (мембраны), пропускающие только молекулы воды.
Все большее значение в охране поверхностных вод от загрязнения и засорения приобретают агролесомелиорация и гидротехнические мероприятия. С их помощью можно предотвращать заиление и зарастание озер, водохранилищ и малых рек. Выполнение этих работ позволит уменьшить загрязненный поверхностный сток и будет способствовать чистоте водоемов.
Заключение
Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения и их рационального использования для нужд народного хозяйства — одна из наиболее важных проблем, требующих безотлагательного решения. В России широко осуществляются мероприятия по охране окружающей среды, в частности по очистке производственных сточных вод.
Одним из основных направлений работы по охране водных ресурсов является внедрение новых технологических процессов производства, переход на замкнутые (бессточные) циклы водоснабжения, где очищенные сточные воды не сбрасываются, а многократно используются в технологических процессах. Замкнутые циклы промышленного водоснабжения дадут возможность полностью ликвидировать сбрасываемые сточных вод в поверхностные водоемы, а свежую воду использовать для пополнения безвозвратных потерь.
В химической промышленности намечено более широкое внедрение малоотходных и безотходных технологических процессов, дающих наибольший экологический эффект. Большое внимание уделяется повышению эффективности очистки производственных сточных вод.
Существенное влияние на повышение водооборота может оказать внедрение высокоэффективных методов очистки сточных вод, в частности физико-химических, из которых одним из наиболее эффективных является применение реагентов. Использование реагентного метода очистки производственных сточных вод не зависит от токсичности присутствующих примесей, что по сравнению со способом биохимической очистки имеет существенное значение.
Таким образом, охрана и рациональное использование водных ресурсов — это одно из звеньев комплексной мировой проблемы охраны природы.
Список литературы
1. Алферова А.А., Нечаев А.П. Замкнутые системы водного хозяйства промышленных предприятий, комплексов и районов. — М.: Стройиздат, 1987.
2. Гавич И.К. Методы охраны внутренних вод от загрязнения и истощения.- М.: Агропромиздат, 1985.
3. Жуков А.И. Монгайт И.Л., Родзиллер И.Д. Методы очистки производственных сточных вод М.: Стройиздат, 1987.
4. Соколов А.К. Охрана производственных сточных вод и утилизация осадков. — М.: Стройиздат, 1992.
www.ronl.ru
СОДЕРЖАНИЕ.
Введение.
1.Сколько воды на земле?
2.Удивительные свойства воды.
3.Причины загрязнения и принципы борьбы с ними.
4.Методы очистки.
Заключение.
Список литературы.
ВВЕДЕНИЕ.
Экология - наука о взаимодействии живых организмов и их систем с окружающей средой, об их взаимовлиянии и взаимопроникновении, что позволяет определить пути оптимизации и возможного изменения условий для окружающей среды и живых организмов.
Экологическое знания необходимы при изучении многих наук, и прежде всего биологии, медицины, дисциплин инженерного и социально-экономического циклов.
Существование человечества немыслимо без многих природных ресурсов. К числу таких жизненно важных ресурсов, несомненно относятся вода, воздух и энергоносители.
Жизнь и созидательная деятельность человека во все времена были связаны с водой. Древний человек поклонялся воде, как первобытной стихии и отдавал ей, источнику всего сущего, дань уважения и восхищения. Памятники древности свидетельствуют о том, что еще на заре человечества люди тратили огромные усилия для получения воды и, вместе с тем, им уже были известны многие закономерности формирования вод и режима рек.
Более ста лет назад люди узнали, что вода может переносить болезни. Именно благодаря этому открытию возникла профессия специалистов по охране природной среды. Вода обладает рядом уникальных свойств, весьма важных, для поддержания жизни на Земле. Вода обеспечивает существование природных сообществ и человеческих цивилизаций.
Что мы знаем о воде? Почему именно она оказалась тем единственным в своем роде веществом, без которого не может обойтись ни одна сфера человеческой деятельности? Чтобы понять это, постараемся осмыслить, какое влияние она оказывает на окружающий мир, на нашу повседневную жизнь. Это влияние велико и многообразно. Созерцая воду, мы не замечаем всей необычности ее свойств. А ведь вода, как установили ученые, - самая удивительная жидкость на свете, и люди до сих пор открывают все новые и новые ее качества.
Вода - величайшее богатство нашей планеты, более того, без нее невозможны жизнь, существование и развитие всего земного.
Цель реферата показать, что из себя представляет вода, какую роль она играет в развитии планеты, в жизни человеческого общества, как сегодня решаются вопросы водообеспечения населения и экономики, проблемы загрязнения рек и водоемов и способы очистки воды.
1.СКОЛЬКО ВОДЫ НА ЗЕМНОМ ШАРЕ?
Это количество даже трудно себе представить: оно выражается числом 1400 000 000 000 000 000. Один и четыре десятых миллиарда миллиардов кубометров. Много или мало? На каждого землянина приходится более 350 млн.кубометров. Например Екатеринбургу со всем его населением, многочисленными предприятиями и городским хозяйством этой воды хватило бы с лихвой на год.
Как же распределяется такое неимоверное количество воды? Более двух третей (71%) планеты занимают моря и океаны (в них сосредоточено 96,5% всех поверхностных вод), реки и озера, каналы и болота. Если бы все воду, находящуюся только на поверхности, можно было разлить равномерно по всему земному шару, ее слой составил бы почти четыре километра.
В атмосфере содержится одна тысячная процента общих запасов свободной воды. Примерно 80% водяного пара поступает в нее за счет испарения с морей и океанов и только 14% испаряется с поверхности суши.
Общий объем подземных вод земного шара, по приблизительным подсчетам, оценивается в 23,7 млн.кубических километров. Это так называемая свободная вода, которая перемещается по трещинам и порам горных пород. Но под землей находится еще химически связанная вода. Физически связанная вода присутствует в кварцевом песке, суглинках и других породах и минералах. Выделяется она лишь при их нагревании до температуры 1200 градусов. По подсчетам ученых, ее объем 420 млн. кубических километров.
Вода есть и глубоко в недрах Земли - это флюид - «водная магма». Можно сказать, что флюид - это жидкое вещество, содержащее воду и находящееся в сверхкритическом по давлению и температуре состоянии. Такое вещество нам трудно представить, но это тоже вода.
Вода - совершенно особое творение природы. Она стала основной частью животного и растительного мира. В тканях человека ее 65-70%, в бактериях -81%, в рыбе - 75%, в медузе - 96%. А пища, которую мы ежедневно употребляем? Она тоже содержит много воды: огурцы - 95%, помидоры - 90%, яблоки -85%, картофель - 76%. Отсюда ясно, почему ни человек, ни животные, ни растения не могут существовать без воды.
Связь живого с водой столь велика, что позволяет, рассматривать «жизнь, как особое царство природных вод». Во всех водах биосферы, за исключением высокоминерализованных, ядовитых, сернокислых, присутствует живое вещество, даже рассол содержит микрофлору.
Облик Земли сложился под влиянием непрерывной разрушительной и созидательной деятельности воды. С момента появления на нашей планете вода все время в движении: разрушает горные породы, создает почвенный покров, формирует ландшафты, растворяет и размывает горы и целые материки, непрестанно стремясь полностью выровнять планету. Этому противодействуют внутренние силы Земли: они вздымают равнины, дно морей становится материками, и вода вновь начинает их разрушать. Так идет этот вечный процесс.
Запасы воды распределены на Земле крайне неравномерно, как по месту нахождения, так и по их составу (солености). Соленые воды составляют около 94% всех запасов. Площадь соленых вод (морей, океанов) - чуть более 70% поверхности Земли. Пресные же воды (менее 1 г/л соли) составляют чуть меньше 6% запасов. Но вся беда в том, что из пресных вод лишь около 3% - легкодоступные запасы типа рек, озер и водохранилищ, остальные - ледники, подземные воды. Таким образом, мы можем использовать лишь около 2,5 млн. кубических километров воды. Это очень не много. А ведь часть воды загрязнена и непригодна к употреблению.
Речной сток, для всей Земли, дает лишь 40 тыс.кубических километров воды в год. Из этих запасов примерно девятая часть 4,4 тыс.кубических километров в границах бывшего СССР (больше лишь в Бразилии). Но в европейской части страны лишь 20% запасов, а живет 70% населения. Самые полноводные реки страны расположены в Сибири - Лена, Енисей. На европейской части - Волга, Дон.
Россия лежит в пределах трех широтных географических поясов - арктического, субарктического и умеренного и омывается водами 12 морей, принадлежащих трем океанам. Атлантический океан выходит к России Черным, Азовским и Балтийским морями. Тихий океан подступает непосредственно к Камчатке и Курилам, а Северный Ледовитый - к архипелагам Арктики. На территории России насчитывается свыше 2,5 миллионов больших и малых рек, более 2 миллионов озер, сотни тысяч болот, множество ледников и снежников, повсеместно распространены подземные воды, тысячи искусственных водохранилищ, прудов, каналов и других водоемов - все это в совокупности образует государственный водный фонд.
Недостаточно воды в других странах мира. По данным всемирной организации здравоохранения, в мире около 1,2 млрд. человек страдают от недостатка воды, а такие страны, как Алжир, Голландия, Сингапур и другие импортируют воду.
Но главные причины возникновения «водного голода» прежде всего в том, как мы используем одно из величайших богатств Земли.
Если в начале двадцатого века об обеспечении водой заботились только в районах недостаточного естественного увлажнения, то сейчас проблема стала поистине глобальной. Это закономерно и вызвано в основном развитием производства. Достаточно сказать, что для получения тонны шерсти требуется 600 тонн воды, тонны никеля 800 тонн и так далее. Громадного объема чистой воды требует изготовление одежды и обуви: на одну соломенную шляпку 100 литров, кожаные сапоги - 1000 литров.
Вода в экономике - такое же сырье, как уголь, нефть, руда. Мировое потребление воды составляет 7-8 млрд. тонн в сутки.
Водные ресурсы играют важную роль в развитии производственно-хозяйственного комплекса России. Реконструкция предприятий, увеличение их мощностей, рост городов и поселков требуют все больше воды. Будущее экономики прямо зависит от того, насколько хорошо мы сможем удовлетворить эти потребности.
Давно прошло то время, когда пресную воду считали безграничным и бесплатным даром природы. Ныне это национальное достояние. Невозможно назвать сферу нашей жизни, в которой можно обойтись без пресной воды. Стало быть, необходимо регулировать ее расход.
2.УДИВИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ВОДЫ.
Всем известно, что вода - соединение двух атомов водорода и одного кислорода. Это воспринимается, как общеизвестный факт. Сегодня трудно себе представить, что всего два столетия назад величайшие умы человечества, отцы химии и физики, об этом и не подозревали. После длительных и трудных поисков усилиями физиков и химиков к концу восемнадцатого века, а точнее к 1775 году, были открыты оба газа - кислород и водород, соединение которых дает воду.
Вся дальнейшая история физики и химии так или иначе связана с углублением наших представлений о внутреннем строении воды. Сегодня человечеству известно много удивительных и необъяснимых свойств воды. Вот некоторые из них.
Вода -единственное вещество на нашей планете, которое при нормальных условиях может находиться в трех состояниях: твердом (лед), жидком (собственно вода) и газообразном (пар). Она обладает исключительно высокой удельной теплоемкостью. Для всех веществ кроме воды, с повышением температуры нагрева величина удельной теплоемкости возрастает. У воды же от 0 до 37 градусов теплоемкость снижается, а с 37 градусов и выше растет. Получается, что легче всего она нагревается и быстрее охлаждается при температуре 37 градусов.
Можно высказать предположение, что терморегулирование организма человека осуществляется не без участия воды, ведь наше тело на 65-70% состоит из нее. Остается только восхищаться, что природа создавая человека, не забыла снабдить его наилучшим режимом теплового саморегулирования.
Воде свойственна исключительно высокая скрытая теплота плавления - количество тепла, необходимое для превращения льда в жидкость.
Вода обладает исключительно высокой скрытой теплотой испарения - количество тепла, необходимое для превращения воды в пар. Она кипит при температуре 100 градусов, а для того чтобы превратить грамм воды в пар, необходимо 539,1 калорий. При этом температура воды не повышается. Благодаря этой особенности, через атмосферу выравнивается температурная контрастность: испаряясь с поверхности южных морей, вода через атмосферу переносит тепло в умеренные широты, где и отдает его, конденсируясь в капельки воды.
Все вещества по мере нагревания увеличивают свой объем и уменьшают плотность. С водой дело обстоит иначе. Чистая вода имеет максимальную плотность при температуре 3,98 градуса. По мере нагревания выше этой температуры плотность воды уменьшается, по мере охлаждения до замерзания, тоже уменьшается. Вдумайтесь, какое это имеет значение. При охлаждении ниже четырех градусов образуется лед, он всплывает, но под ним всегда остается вода, даже на Северном полюсе подо льдом существует жизнь. Не обладай вода этим качеством, реки, моря, озера, водохранилища промерзли бы и все живое исчезло.
Из всех известных жидкостей вода обладает наиболее высокой диэлектрической постоянной. Благодаря этому вода обладает уникальной растворяющей способностью, в ней растворяются почти все вещества. Современными методами анализа в морской воде, например, найдено две трети химических элементов таблицы Менделеева, и, надо полагать, что остальная треть тоже будет обнаружена. И, ведь, что удивительно: вода ничуть не изменяется под влиянием растворенных в ней веществ.
Много еще необычных свойств у этого удивительного творения природы. А причины всех загадок кроются в своеобразной внутренней организации, в структуре воды.
Потребовались многие тысячелетия, чтобы хоть как-то разобраться в ее свойствах. Но и сейчас нам далеко не все известно о воде, и мы все еще не научились беречь и правильно использовать это самое большое богатство Земли.
4.ПРИЧИНЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДЫ И ПРИНЦИПЫ БОРЬБЫ С НИМИ.
Загрязнением в узком смысле считается привнесение в какую-либо среду новых, не характерных для нее физических, химических и биологических агентов или превышение естественного уровня этих агентов в среде.
Объектом загрязнения всегда является биогеоценоз (экосистема), наличие вредных веществ означает применение режимов воздействия экологических факторов, что приводит к нарушению в экологической нише (или звена в пищевой цепи). Это в свою очередь приводит к нарушению обмена веществ, снижению интенсивности ассимиляции продуцентов, а значит, и продуктивности биоценоза в целом.
Загрязнения можно классифицировать следующим образом:
-ингредиентное (химическое) загрязнение, представляющее собой совокупность веществ, чуждых естественным биогеоценозам;
-параметрическое (физическое) загрязнение среды, связанное с изменением качественных параметров среды;
-биологическое загрязнение, заключающееся в воздействии на состав и структуру популяций и отдельных ее представителей - биологических агентов.
Загрязнение рек за последние сто лет выросло в сто раз. Частично это объясняется тем, что четверть промышленного потребления воды приходится на долю химических предприятий, производящих синтетические моющие средства, минеральные удобрения, ядохимикаты.
Они насыщают воду кислотами, ядами, фенолами, щелочами. Целлюлозно-бумажная и лесохимическая промышленность спускают в воду медленно разлагающиеся дубильные вещества, нефтехимическая - тончайшую нефтяную пленку. Все это изменяет физико-химические свойства воды, нарушает ее газообмен с атмосферой, губит рыбу, водоросли, моллюсков и планктон.
Из-за недоброкачественной воды ежегодно в мире заболевает брюшным тифом, холерой, дизентерией и другими болезнями до полумиллиарда человек, причем около десяти миллионов из них погибает. Появляются новые болезни, связанные с присутствием в воде ртути, цинка, меди, кадмия, они повреждают центральную нервную систему, вызывают паралич, хрупкость костей и в 50% случаев приводят к смертельному исходу.
Охрана природы, охрана водных ресурсов стали главнейшей проблемой лишь несколько десятилетий назад.
На борьбу с загрязнением расходуются огромные средства. Но к сожалению, часто они тратятся нерационально: идут не на прекращение загрязнения, а на то, чтобы лишь сделать его менее вредным для окружающей среды. Разумеется, человечество не может отказаться от потребления природных богатств или сократить темпы их освоения. Поэтому проблемы охраны окружающей среды и эффективного использования природных ресурсов следует рассматривать вместе.
В мире отчетливо видны три аспекта проблемы взаимоотношений человека и воды. Первый экологический, обусловленный загрязнением окружающей среды и нарушением биологического равновесия человек - живая природа. Второй - технико-экономический, вызванный дефицитом пресной воды в отдаленных районах и рассматривающий возможности покрытия этого дефицита техническими средствами. И, наконец, третий, социально-экономический, так как в целом проблема может быть решена только совместными усилиями общества, государства или даже нескольких государств.
Основными загрязнителями поверхностных источников воды являются сточные воды промышленных предприятий, сельского и коммунального хозяйства.
Охрана поверхностных вод от загрязнения включает в себя: предотвращение попадания в водоисточники загрязняющих веществ, то есть очистку сточных вод, регулирование качества воды в водном объекте путем рационального водоиспользования, внедрение безотходных технологий и замкнутых систем водопользования во всех отраслях хозяйства.
Промышленность наиболее водоемкая отрасль экономики. Объемы использования зависят от структуры развитых промышленных предприятий, уровня технологий, мероприятий по экономии воды. Большое распространение получили системы оборотного водоснабжения и повторного использования, их мощности в целом по России достигают 168,5 кубических километров в год. Промышленность остается главным источником загрязнения поверхностных вод, сбрасывая ежегодно 48,1 кубических километров сточных вод. Нсмотря на обширную сеть очистных сооружений, только 33 кубических километра сточных вод очищается до нормативных требований, остальные сбрасываются недостаточно очищенными или неочищенными совсем.
В коммунальном хозяйстве ежегодно формируется и сбрасывается в поверхностные источники 9,2 кубических километров сточных вод. Все они перед сбросом проходят очистку. К сожалению, эффективность очистки не всегда отвечает современным требования, поэтому со стоками коммунального хозяйства в природные водоемы ежегодно попадает 480 тысяч тонн взвешенных веществ, 9,8 миллионов тонн сульфатов, 7,6 миллионов тонн хлоридов, 35 тысяч тонн фосфора и другие вещества.
Сельское хозяйство является одним из существенных загрязнителей поверхностных вод. С его сточными водами ежегодно сбрасывается 19 тысяч тонн органических и других веществ.
5.ОЧИСТКА ВОДЫ.
Как бы нам не хотелось, чтобы загрязнения не попадали в реки, к сожалению, пока приходится с этим мириться. Намеченная перестройка водного хозяйства, предусматривающая, что водопотребление промышленных предприятий и городов, основанное на использовании природных водных ресурсов, будет постепенно сокращаться, требует громадных материальных затрат, и ее осуществление займет не один десяток лет. Пока инженерная мысль работает прежде всего над тем, как очистить сточные воды, чтобы свести ущерб к минимуму.
В свое время министерство здравоохранения бывшего СССР установило предельные концентрации для различных компонентов. Это значит, что сбрасываемые стоки должны содержать такое количество взвешенных и растворенных веществ, которое после разбавления в реке не приносило бы вреда. А для этого перед сбросом в естественные водоемы необходима соответствующая очистка сточных вод.
На практике применяют различные способы очистки: механическую, физико-химическую и биохимическую.
При механической очистке фильтрованием, процеживание, отстаиванием отделяют нерастворимые вещества. Необходимые для этого сооружения есть почти на каждом предприятии. Одной механической очистки, как правило, недостаточно, она служит лишь первой стадией.
Сложнее химический и физико-химический методы. Химические средства успешно «борются» с растворенными минеральными веществами.
И, наконец, биохимическая очистка, которая основана на способности некоторых микроорганизмов брать для своей жизнедеятельности органические вещества из сточных вод. С их помощью почти полностью удаляются органические загрязнения.
Существенно отличается очистка воды для питьевых нужд, в технологических целях и очистка сточных вод.
Вода поступающая в водопроводную сеть, подвергается очистке для удаления загрязнений, которые делают воду либо неприятной на вкус, либо опасной. Этапы очистки питьевой воды таковы: добавление сульфата меди и аэрация для удаления неприятных вкусов и запахов, первое хлорирование для разрушения микробов, далее коагуляция и осаждение загрязнений для удаления крупных частиц из воды, фильтрование для удаления болезнетворных микробов, и, наконец, заключительное хлорирование для завершения уничтожения микроорганизмов. Активированный уголь рекомендуется для устранения канцерогенов.
Альтернативным методом является озонирование и обработка воды газообразным озоном.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Пресной воды в России предостаточно. Чистой становится все меньше и меньше. Главная причина этого сброс недостаточно очищенных сточных вод, поступления в реки и водоемы загрязненного стока с водосборных пространств.
Разрабатывая стратегии и планы рационального использования и охраны вод, мы уповаем на безграничные возможности природы, но не ведаем о ней ничего. Мы даже не знаем, откуда появилась вода на нашей планете, каково ее взаимоотношение с жизнью: живое из воды или вода из живого?
Чистая пресная вода жизненно необходима прежде всего для питьевых, санитарно-гигиенических целей, для нужд сельского хозяйства, промышленности и многих других видов человеческой деятельности. Без чистой воды невозможны нормальная жизнь и развитие природы в широком смысле этого понятия.
Сегодня мы на пороге перехода биосферы в свое новое состояние, когда ее развитие определяется не естественными, стихийными процессами, а направляющей человеческой деятельностью. Вода является базовым элементом и биосферы и цивилизации, и окружающей среды, и экономики, но вместе с ним - и основной составляющей экологии. Состояние воды - это показатель здоровья и биосферы в целом, и человеческой цивилизации, и конкретного человека, показатель экологического благополучия окружающей человека среды.
Нет предела человеческому разуму, нет предела его возможностям. Хочется верить, что современный человек, вооруженный знаниями, сумеет преодолеть те проблемы, которые возникли в его взаимоотношениях с природой, с окружающей средой. И тогда вода, как и все в мире, станет неисчерпаемой.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
1. «Экология для технических вузов»
Гарин В.М., Кленова И.А., Колесников В.И.
Ростов-на-Дону, 2001
2. «Среда нашего обитания»
Ревелль П., Ревелль Ч., кн 2
Москва, 1995
3. «Поэзия и проза воды»
А.М.Черняев
Екатеринбург,1996
bdrip.ru
