Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Аэрозольное загрязнение атмосферы

Аэрозоли - это твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе. Аэрозоли разделяются на первичные (выбрасываются из источников загрязнения), вторичные (образуются в атмосфере), летучие (переносятся на далекие расстояния) и нелетучие (отлагаются на поверхности вблизи зон пылегазовыбросов). Устойчивые и тонкодисперсные летучие аэрозоли - (кадмий, ртуть, сурьма, йод-131 и др.) имеют тенденцию накапливаться в низинах, заливах и других понижениях рельефа, в меньшей степени на водоразделах.

К естественным источникам относят пыльные бури, вулканические извержения и лесные пожары. Газообразные выбросы (например, SO2) приводят к образованию в атмосфере аэрозолей. Несмотря на то, что время пребывания в тропосфере аэрозолей исчисляется несколькими сутками, они могут вызвать снижение средней температуры воздуха у земной поверхности на 0,1 – 0,3С0. Не меньшую опасность для атмосферы и биосферы представляют аэрозоли антропогенного происхождения, образующиеся при сжигании топлива либо содержащиеся в промышленных выбросах.

Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности, обогатительные фабрики, металлургические. цементные, магнезитовые и сажевые заводы. Аэрозольные частицы от этих источников отличаются большим разнообразием химического состава. Чаще всего в их составе обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода, реже - оксиды металлов: желеэа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест. Они содержатся в выбросах предприятий теплоэнергетики, черной и цветной металлургии, стройматериалов, а также автомобильного транспорта. Основной аэрозоль атмосферы – сернистый ангидрид (SO2), несмотря на большие масштабы его выбросов в атмосферу, является короткоживущим газом (4– 5 суток). В отличие от углекислого газа сернистый ангидрид является весьма нестойким химическим соединением. Под воздействием коротковолновой солнечной радиации он быстро превращается в серный ангидрид и в контакте с водяным паром переводится в сернистую кислоту. В загрязненной атмосфере, содержащей диоксид азота, сернистый ангидрид быстро переводится в серную кислоту, которая, соединяясь с капельками воды, образует так называемые кислотные дожди.

К атмосферным загрязнителям относятся углеводороды - насыщенные и ненасыщенные, включающие от 1 до 3 атомов углерода. Они подвергаются различным превращениям, окислению, полимеризации, взаимодействуя с другими атмосферными загрязнителями после возбуждения солнечной радиацией. В результате этих реакций образуются перекисные соединения, свободные радикалы, соединения углеводородов с оксидами азота и серы часто в виде аэрозольных частиц. При некоторых погодных условиях могут образовываться особо большие скопления вредных газообразных и аэрозольных примесей в приземном слое воздуха.

3.Смог - пелена дыма, тумана и пыли, возникающую в результате загрязнения воздуха дымом, газовыми отходами производства, выхлопными газами автомобилей и т. п. Под действием ультрафиолетовой радиации солнца компоненты смога реагируют друг с другом, из-за чего возникают различные вредные соединения, например перокснацетилинтрат, вызывающий раздражение дыхательных путей, резь в глазах, слезы. Особенно опасен смог, когда из-за погодных условий пелена висит на одном месте, не рассеиваясь. Последствия для здоровья людей могут быть весьма тяжелыми.

Смог - видимое загрязнение воздуха любого характера. Смог возникает при определенных условиях: большом количестве пыли и газов в воздухе и длительном существовании антициклонных условий погоды (областей с высоким атмосферным давлением), когда загрязнители скапливаются в приземном слое атмосферы. Смог вызывает удушье, приступы астмы, аллергические реакции, раздражение глаз, повреждение растительности, зданий и сооружений. Выделяют три типа смога: ледяной (аляскинского типа); влажный (лондонского типа); сухой, или фотохимический (лос-анджелесского типа). Наиболее изучен влажный смог. Он обычен для мест с высокой относительной влажностью воздуха и частыми туманами. Это способствует смешиванию загрязняющих веществ, их взаимодействию в химических реакциях. Главными токсичными компонентами его являются чаще всего СО2 и SО2. Печально знаменит случай, когда в 1952 году влажный смог в Лондоне унес более 4 тысяч жизней. Фотохимический смог - вторичное загрязнение воздуха, возникающее в процессе разложения загрязняющих веществ солнечными лучами. Главный ядовитый компонент - озон. Ледяной смог возникает при очень низких температурах и антициклоне. В этом случае выбросы даже небольшого количества загрязняющих веществ приводят к возникновению густого тумана, состоящего из мельчайших кристалликов льда и, например, серной кислоты.

4. Озоновые дыры. Проблема озонового слоя возникла в 1982 году, когда зонд, запущенный с британской станции в Антарктиде, на высоте 25 - 30 километров обнаружил резкое снижение содержания озона. С тех пор над Антарктидой все время регистрируется озоновая "дыра" меняющихся форм и размеров. По последним данным на 1992 год она равна 23 миллионам квадратных километров, то есть площади, равной всей Северной Америке. Позднее такая же "дыра" была обнаружена над Канадским арктическим архипелагом, над Шпицбергеном, а затем и в разных местах Евразии, в частности над Воронежем. Истощение озонового слоя представляет гораздо более опасную реальность для всего живого на Земле, чем падение какого-нибудь сверхкрупного метеорита, ведь озон не допускает опасное излучение до поверхности Земли. В случае уменьшения озона человечеству грозит, как минимум, вспышка рака кожи и глазных заболеваний. Вообще увеличение дозы ультрафиолетовых лучей может ослабить иммунную систему человека, а заодно уменьшить урожай полей, сократить и без того узкую базу продовольственного снабжения Земли. Начались поиски причин. Сначала подозрение пало на хлор- и фторуглеводороды, употребляемые в холодильных установках, так называемые фреоны. Они действительно легко окисляются озоном, тем самым уничтожая его. Были выделены крупные суммы на поиски их заменителей. Однако холодильные установки применяются преимущественно в странах с теплым и жарким климатом, а озоновые дыры почему-то наиболее ярко проявляются в полярных областях. Это вызвало недоумение. Потом было установлено, что много озона уничтожается ракетными двигателями современных самолетов, летающих на больших высотах, а также при запусках космических кораблей и спутников.

Парниковый эффект. Одни ученые считают, что это - результат сжигания огромной массы органического топлива и выделение в атмосферу больших количеств углекислого газа, который является парниковым, то есть затрудняет отдачу тепла от поверхности Земли. Миллиарды тонн углекислого газа ежечасно поступают в атмосферу в результате сжигания угля и нефти, природного газа и дров, миллионы тонн метана поднимаются в атмосферу от разработок газа, с рисовых полей Азии, выбрасываются туда водяной пар, фторхлоруглероды. Все это - "парниковые газы". Как в парнике стеклянная крыша и стены пропускают солнечную радиацию, но не дают уходить теплу, так и углекислый газ и другие "парниковые газы" практически прозрачны для солнечных лучей, но задерживают длинноволновое тепловое излучение Земли, не дают ему уходить в космос. Другие ученые, ссылаясь на изменение климата в историческое время, считают антропогенный фактор потепления климата ничтожным и связывают это явление с усилением солнечной активности.

5. К мерам борьбы с загрязнением воздуха выхлопными газами автомобилей относятся улучшение карбюрации, электронная схема зажигания, использование роторных двигателей, дожигание несгоревшего топлива, перевод автотранспорта на сжиженный газ, спирт или водород, использование автомобилей с электрическими, электротермическими или паровыми двигателями и, наконец, замена одних транспортных средств другими того же типа или более совершенных. К счастью, данные меры по экологизации транспорта проводятся с большим масштабом, особенно крупными конкурирующими автомобильными компаниями (Тойота и Форд). Вторая группа включает мероприятия по защите атмосферы путем рассеивания, обработки и нейтрализации вредных выбросов: очистные сооружения (фильтры, пылеулавливатели), бактериальное разложение загрязнителей, растительное поглощение загрязнителей, отбор культивирования активных видов растений на поглощение вредных аэрозолей, растворов, паров и газов, сооружения на промышленных предприятиях сверхвысоких труб (300 м и более), с помощью которых проектировщики и строители стали увеличивать ареал рассеивания аэрозолей, что снижает их концентрацию у источника загрязнений, гидротермические и турбулентные условия нейтрализации (путем обычных окислительных или восстановительных реакций) и рассеяния вредных выбросов. И наконец, третья группа мероприятий предполагает предотвращение загрязнение атмосферы путем рационального, дисперсного размещения «грязных» предприятий, источников вредных выбросов с учетом природной обстановки и потенциальной возможности загрязнения воздуха. Для осуществления мероприятий по защите атмосферы важен строгий контроль за состоянием воздушной среды, а также экономическое и правовое стимулирование мер по борьбе с ее загрязнением. Одним из примеров уважения к природе является поступок председателя совета директоров компании «Монсанто» Ричарда Махони. Он, увидев, как много токсичных отходов производит его компания, был поражен и постановил снизить уровень токсичных выбросов на 90%. Ему удалось не только очистить окружающую среду, но и сэкономить деньги. Наконец, большое значение имеет низкая экологическая культура населения, незнание основных природоохранных требований, снисходительное отношение к губителям природы, а также отсутствие знаний и навыков, необходимых для эффективного отстаивания своего права на здоровую окружающую среду, провозглашенного в законе. Сейчас необходимо разработать правовой механизм защиты экологических прав человека. Когда каждый житель, здоровье которого пострадало от вредных выбросов какого-либо предприятия, подаст иск с требованием материально возместить нанесенный ущерб, оценив свое здоровье в достаточно в крупную сумму, предприятие просто экономически будет вынуждено срочно принять меры к снижению загрязнения.Значительно снизить вред от загрязненной атмосферы способны наши «зеленые друзья» – растения. Зеленые насаждения формируют санитарную зону вокруг промышленных предприятий, защищая жилые районы от шума, пыли, вредных выбросов. Даже при прекрасно работающих воздухоочистных сооружениях озеленение необходимо, так как растения «дочищают» окружающую среду благодаря большой поглотительной способности листьев. Зелень задерживает до 86% пыли. Некоторые породы (тополь черный, ива козья, лох узколистный, карагана, шиповник) в состоянии поглощать очень токсичные вещества. Зеленые насаждения снижают уровень загрязнения воздуха и регулируют температурный режим. Даже малые площади зеленых насаждений, расположенные между зданиями, улучшают микроклимат, особенно в дневные часы. Одно крупное дерево выделяет за сутки столько кислорода, сколько необходимо одному человеку. В условиях города под влиянием загазованности фотосинтез снижается в 10 раз, поэтому на каждого человека должно приходиться не одно, а десять деревьев. Растения также выделяют в атмосферу биологически активные летучие вещества – фитонциды. В воздухе садов и парков в 20 раз меньше бактерий, чем в воздухе улиц. Лучшие «производители» фитонцидов – хвойные, особенно туи и можжевельники, из лиственных – черемуха, береза, ива, робиния, дубы красный и черешчатый, тополь бальзамический, маньчжурский орех. Однако зеленые насаждения в городе находятся в условиях, значительно отличающихся от природных: здесь иной световой и тепловой режим, нарушен водный баланс, во многих случаях естественные почвы заменены малоплодородными насыпными. Пыль и зола городов поглощают значительную часть солнечной радиации, ухудшая освещенность растений; дым и пыль увеличивают облачность над городом, уменьшают количество водяного пара в воздухе, что является причиной сухости воздуха в городе. Сажа прочно оседает на листья и не смывается дождем. Плохие экологические условия отрицательно сказываются на росте и развитии растений, сокращают их срок жизни. По наблюдениям ученых, продолжительность жизни ясеня, вяза, тополя, липы мелколистной в условиях города не превышает 40-80 лет (в парках – до 150-200 лет, в подмосковных лесах – 300-400 лет). Еще меньше срок жизни у кустарников – 20-40 лет. Имеет значение газоустойчивость и газопоглотительная способность растений, т.к. в условиях большого города они бесперебойно поглощают атмосферные загрязнения. Это необходимо учитывать при разработке ассортимента растений для городов. Известно, что автомобильные выхлопы губительны для хвойных деревьев. Хвоя практически не выделяет влаги и мало кислорода, не дает тени. С помощью хвойных пород можно добиться высокого пылезащитного эффекта круглой год, но обязательно необходимо смывать скопившуюся пыль несколько раз за сезон. Более устойчивыми к городским условиям являются лиственницы благодаря их уникальной для хвойных растений способности сбрасывать ежегодно хвою. Лиственные породы по газоустойчивости можно разделить на группы: слабоповреждаемые (ивовые, жимолостные); среднеповреждаемые (кленовые, маслинные, камнеломковые); сильноповреждаемые (розоцветные, бобовые, сосновые). Дымоустойчивые с хорошей восстановительной способностью: бузина красная, жимолость каприфоль, клен ясенелистный, магония, тополь канадский, диервилла, снежноягодник, можжевельники виргинский и казацкий. Растения, устойчивые к атмосферным загрязнителям: боярышник Максимовича, виноград амурский, дерен кроваво-красный, ива козья, вяз мелколистный, клен ясенелистных, белая акация (робиния), тополь Максимовича, ясень американский, яблоня маньчжурская. Наиболее стойки к комплексу кислых газов и осадков: яблоня маньчжурская, бересклет, боярышник Максимовича, виноград амурский, ива козья, тополь душистый, аралия маньчжурская, тополь корейский, клен зеленокорый, дуб моногольский, маакия амурская, ива козья. Следует учитывать, что дальневосточные виды тополей устойчивы к действию двуокиси серы и кислых осадков, но сильно повреждаются пылью; виноград амурский проявляет высокую газоустойчивость лишь на нейтральных и слабощелочных почвах, а на кислых она резко снижается. Постепенное закисление почв снижает устойчивость растений, а нейтрализация, известкование почв – повышает. Часто даже при однократном внесении комплекса удобрений эффект прослеживается в течение 17-20 лет. Кроме того, снижение устойчивости возникает лишь в приземном слое, на уровне крон взрослых деревьев содержание вредных веществ резко падает. Пыль хорошо задерживают лиственные деревья и кустарники с шершавыми, опушенными, морщинистыми и клейкими листьями (вяз шершавый, калина городовина, лещина обыкновенная, сирень венгерская). Морщинистая поверхность очищается дождевой водой быстрее и лучше опушенной. А вот клейкие листья только в начале вегетации обладают полезными пылезащитными свойствами.

6. Оксид углерода. Концентрация СО, превышающая предельно допустимую, приводит к физиологическим изменениям в организме человека, а концентрация более 750 млн к смерти. Легко соединяется с гемоглобином, при соединении образуется карбоксигемоглобин, повышение содержание которого в крови сопровождается: а) ухудшением остроты зрения и способности оценивать длительность интервалов времени, б) нарушением некоторых психомоторных функций головного мозга, в) изменениями деятельности сердца и легких, г) головными болями, сонливостью, спазмами, нарушениями дыхания и смертностью. К счастью, образование карбоксигемоглобина в крови - процесс обратимый: после прекращения вдыхания СО начинается его постепенный вывод из крови; у здорового человека содержание СО в крови каждые 3-4 ч и уменьшается в два раза.

Диоксид серы и серный ангидрид в комбинации со взвешенными частицами и влагой оказывают наиболее вредной воздействие на человека. Диоксид серы в смеси с твердыми частицами и серной кислотой приводит к увеличению симптомов затрудненного дыхания и болезней легких. При концентрации SO2 0,3-0,5 млн. в течение нескольких дней наступает хроническое поражение листьев растений, а также иголок сосны.

Оксиды азота и некоторые другие вещества, соединяющиеся при участии ультрафиолетовой солнечной радиации с углеводородами, образуют пероксилацетилнитрат (ПАН) и другие фотохимические окислители, в том числе пероксибензоилнитрат (ПБН), озон, перекись водорода, диоксид азота. Наличие в составе ПАН диоксида азота и иодистого калия придает смогу коричневый оттенок. При концентрации ПАН выпадает на землю в виде клейкой жидкости губительно действующей на растительный покров. Все окислители, в первую очередь ПАН и ПБН, сильно раздражают и взывают воспаление глаз, а в комбинации с озоном раздражают носоглотку, приводят к спазмам грудной клетки, а при высокой концентрации (свыше 3-4 мг/м3) вызывают сильный кашель и ослабляют возможность на чем либо сосредоточиться. Асбест - вероятность раковых заболеваний бронхов и диафрагм, разделяющих грудную клетку и брюшную полость.

Берилий оказывает вредное воздействие на дыхательные пути, а также на кожу и глаза.

Пары ртути вызывают нарушение работы центральной верхней системы и почек. Поскольку ртуть может накапливаться в организме человека, то в конечном итоге ее воздействие приводит к расстройству умственных способностей. В городах вследствие постоянно увеличивающегося загрязнения воздуха неуклонно растет число больных, страдающих такими заболеваниями, как хронический бронхит, эмфизема легких, различные аллергические заболевания и рак легких.

Влияние радиоактивных веществ на растительный и животный мир.. Наиболее опасные среди радиоактивных веществ 90 Sr м 137Сs образуются при ядерных взрывах в атмосфере, а также поступают в окружающую среду с отходами атомной промышленности. Благодаря химическому сходству с кальцием 90Sr легко проникает в костную ткань позвоночных, тогда как 137 Cs накапливается в мускулах замещая калий. Излучения радиоактивных веществ оказывают следующее воздействие на организм: ослабляют облученный организм, замедляют рост, снижают сопротивляемость к инфекциям и иммунитет организма; уменьшают продолжительность жизни, сокращают показатели естественного прироста из-за временной или полной стерилизации; различными способами поражают гены, последствия которого проявляются во втором или третьем поколениях; оказывают кумулятивное воздействие.

Занятие 4.

№ н/п	Наименование объектов	Площадь распространения, млн. км²	Объем, тыс. км³	Доля в мировых запасах, %
				От обших запасов	от запасов пресных вод
1.	Мировой океан	361,3		96,5	–
2.	Подземные воды	134,8		1.7	–
	В том числе подземные пресные воды	-		0,76	30.1
4.	Почвенная влага	82,0	16,5	0.001	0.05
5.	Ледники и постоянные снега	16.2		1.74	68,7
6.	Подземные льды	21,0		0,022	0,86
7.	Воды озер:
7а.	пресных	1,24	91,0	0,007	0,26
76.	соленых	0,82	85.4	0,006
8.	Вода болот	2,68	11.5	0.0008	0.03
9.	Воды рек	148,2	2,1	0.0002	0.006
10.	Вода в атмосфере	510,0	12,9	0,001	0,04
11.	Вода в организмах	–	1,1	0.0001	0,003
12.	Общие запасы воды	–	1385984,6	100.0	–
13.	Общие запасы пресной воды	–	35029,2	2,53	100,0

Запасы пресных вод, по последним данным, составляют 35 млн. км³, т.е. всего 2% общих запасов, а с учетом недоступной для использования некоторой части пресных вод, законсервированных в виде льдов в полярных ледниках, — 0,3 % объема гидросферы.

Распределение ресурсов пресных вод

Источник пресной воды	Объем пресной воды, тыс. км³	Доля каждого источника в общем объеме
Ледники
Подземные воды
Озера и водохранилища		0,6
Почвенная влага		0,3
Пары атмосферы		0,05
Речные воды		0,0004

Запасы пресной воды, пригодной для непосредственного использования, оцениваются немногим более 35 млн. км³ или 2,5% общего объема, но только 0,3% пригодны для использования. То есть на каждого жителя Земли приходится в среднем более 8 млн. м³ пресной воды. Однако здесь необходимо отметить, что около 70% запасов пресной воды сосредоточено в различного рода льдах и под землей, на глубине 150-200м, что создает определенные трудности в ее использовании. Наиболее доступны в использовании воды рек и озер, они являются для человека основными источниками водоснабжения. Запас пресной воды в руслах рек и озерах составляет около 93 тыс. км³. Пресной водой называют воду, содержащую не более 1г солей в 1литре. Соленость океанической воды составляет в среднем 35г на 1л. Имея представление о количестве пресной воды на Земле можно с определенной точностью сказать, сколько воды можно использовать без ущерба для биосферы, чтобы не нарушить водного баланса. Установлено, что ежегодный объем воды, которую человеческое общество может использовать на свои нужды, не должен превышать ее ежегодно возобновляемого в результате естественных процессов объема. Этот объем приблизительно равен суммарному годовому стоку рек в океан и составляет, по последним данным, 37,3тыс. км³.

2. ИСТОЧНИКИ ВОДЫ. Основным источником пресной воды являются атмосферные осадки, но для потребительских нужд могут также использоваться и два других источника: подземные и поверхностные воды. Подземные источники. Примерно 37,5 млн. км³, или 98% всей пресной воды в жидком состоянии приходится на подземные воды, причем ок. 50% из них залегает на глубинах не более 800 м. Однако объем доступных подземных вод определяется свойствами водоносных горизонтов и мощностью откачивающих воду насосов. Запасы подземных вод в Сахаре оцениваются примерно в 625 тыс. км³. В современных условиях они не пополняются за счет поверхностных пресных вод, а при откачке истощаются. Некоторые наиболее глубоко залегающие подземные воды вообще никогда не включаются в общий круговорот воды, и только в районах активного вулканизма такие воды извергаются в форме пара. Однако значительная масса подземных вод все же проникает на земную поверхность: под действием силы тяжести эти воды, двигаясь вдоль водонепроницаемых наклоннозалегающих пластов горных пород, выходят у подножий склонов в виде источников и ручьев. Кроме того, они откачиваются насосами, а также извлекаются корнями растений и затем в процессе транспирации поступают в атмосферу. Зеркало грунтовых вод представляет собой верхний предел доступных подземных вод. При наличии уклонов зеркало грунтовых вод пересекается с земной поверхностью, и образуется источник. Если подземные воды находятся под большим гидростатическим давлением, то в местах их выхода на поверхность формируются артезианские источники. С появлением мощных насосов и развитием современной буровой техники извлечение подземных вод облегчилось. Для обеспечения подачи воды в мелкие колодцы, установленные на водоносных горизонтах, применяются насосы. Однако в скважинах, пробуренных на бóльшую глубину, до уровня напорных артезианских вод, последние поднимаются и насыщают вышележащие грунтовые воды, а иногда выходят на поверхность. Подземные воды перемещаются медленно, со скоростью нескольких метров за сутки или даже за год. Ими обычно насыщены пористые галечные или песчаные горизонты или относительно водонепроницаемые пласты глинистых сланцев, и лишь изредка они сосредоточены в подземных полостях или в подземных потоках. Для правильного выбора места бурения колодца обычно требуются сведения о геологическом строении территории. В некоторых частях земного шара растущее потребление подземных вод имеет серьезные последствия. Откачка большого объема подземных вод, несопоставимо превышающего их естественное пополнение, приводит к нехватке влаги, а понижение уровня этих вод требует бóльших затрат на дорогостоящую электроэнергию, используемую для их извлечения. В местах истощения водоносного горизонта земная поверхность начинает проседать, и там осложняется восстановление водных ресурсов естественным путем. В прибрежных районах чрезмерный забор подземных вод приводит к замещению пресной воды в водоносном горизонте морской, соленой, и таким образом происходит деградация местных источников пресной воды. Постепенное ухудшение качества подземных вод в результате накопления солей может иметь еще более опасные последствия. Источники солей бывают как природными (например, растворение и вынос минералов из грунтов), так и антропогенными (внесение удобрений или чрезмерный полив водой с высоким содержанием солей). Реки, питающиеся от горных ледников, обычно содержат менее 1 г/л растворенных солей, но минерализация воды в иных реках достигает 9 г/л вследствие того, что они на большом протяжении дренируют территории, сложенные соленосными породами. В результате беспорядочного сброса или захоронения токсичных химических веществ происходит их просачивание в водоносные горизонты, являющиеся источниками питьевой или ирригационной воды. В ряде случаев достаточно всего нескольких лет или десятилетий, чтобы вредные химические вещества попали в подземные воды и накопились там в ощутимых количествах. Однако, если водоносный горизонт был однажды загрязнен, для его естественного самоочищения потребуется от 200 до 10 000 лет.
Поверхностные источники. Лишь 0,01% от общего объема пресной воды в жидком состоянии сосредоточена в реках и ручьях и 1,47% – в озерах. Для накопления воды и постоянного обеспечения ею потребителей, а также для предотвращения нежелательных паводков и производства электроэнергии на многих реках сооружены плотины. Наибольшие средние расходы воды, а следовательно, и наибольший энергетический потенциал имеют Амазонка в Южной Америке, Конго (Заир) в Африке, Ганг с Брахмапутрой в южной Азии, Янцзы в Китае, Енисей в России и Миссисипи с Миссури в США. См. также река. Естественные пресноводные озера, вмещающие ок. 125 тыс. км³ воды, наряду с реками и искусственными водохранилищами являются важным источником питьевой воды для людей и животных. Они также используются и для орошения сельскохозяйственных земель, навигации, рекреации, рыболовства и, к сожалению, для сброса бытовых и промышленных стоков. Иногда вследствие постепенного заполнения наносами или засоления озера пересыхают, однако в процессе эволюции гидросферы в некоторых местах образуются новые озера. Уровень воды даже в «здоровых» озерах может понижаться в течение года в результате стока воды через вытекающие из них реки и ручьи, из-за просачивания воды в грунт и ее испарения. Восстановление их уровня обычно происходит за счет осадков и притока пресной воды впадающих в них рек и ручьев, а также из родников. Однако в результате испарения накапливаются соли, поступающие с речным стоком. Поэтому спустя тысячелетия некоторые озера могут стать очень солеными и непригодными для обитания многих живых организмов.

3. Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость, имеющую темно-коричневый цвет и обладающую слабой флуоресценцией. Нефть состоит преимущественно из насыщенных алифатических и гидроароматических углеводородов. Основные компоненты нефти - углеводороды (до 98%) - подразделяются на 4 класса:

а).Парафины (алкены). (до 90% от общего состава) - устойчивые вещества, молекулы которых выражены прямой и разветвленной цепью атомов углерода. Легкие парафины обладают максимальной летучестью и растворимостью в воде.

б). Циклопарафины. (30 - 60% от общего состава) насыщенные циклические соединения с 5-6 атомами углерода в кольце. Кроме циклопентана и циклогексана в нефти встречаются бициклические и полициклические соединения этой группы. Эти соединения очень устойчивы и плохо поддаются биоразложению.

в).Ароматические углеводороды. (20 - 40% от общего состава) - ненасыщенные циклические соединения ряда бензола, содержащие в кольце на 6 атомов углерода меньше, чем циклопарафины. В нефти присутствуют летучие соединения с молекулой в виде одинарного кольца (бензол, толуол, ксилол), затем бициклические (нафталин), полициклические (пирон).

г). Олефины (алкены). (до 10% от общего состава) - ненасыщенные нециклические соединения с одним или двумя атомами водорода у каждого атома углерода в молекуле, имеющей прямую или разветвленную цепь.

Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане. Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод, - все это обуславливает присутствие постоянных полей загрязнения на трассах морских путей. Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками. Объем загрязнений из этого источника составляет 2,0 млн. т. /год. Со стоками промышленности ежегодно попадает 0, 5 млн. т. нефти. Попадая в морскую среду, нефть сначала растекается в виде пленки, образуя слои различной мощности. Нефтяная пленка изменяет состав спектра и интенсивность проникновения в воду света. Пропускание света тонкими пленками сырой нефти составляет 11-10% (280 нм), 60-70% (400нм). Пленка толщиной 30-40 мкм полностью поглощает инфракрасное излучение. Смешиваясь с водой, нефть образует эмульсию двух типов: прямую нефть в воде и обратную вода в нефти. Прямые эмульсии, составленные капельками нефти диаметром до 0,5 мкм, менее устойчивы и характерны для нефтей, содержащих поверхностно-активные вещества. При удалении летучих фракций, нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые могут сохраняться на поверхности, переноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на дно.

Радиоактивное загрязнение:

·из атмосферы в результате ядерных испытаний,·при сбросе радиоактивных вод и веществ с предприятий атомной промышленности и АЭС,·в результате аварий судов, работающих на атомных двигателях, а также сброса радиоактивных отходов судовых реакторов,·после аварий атомных подводных лодок (так, в 1963 г. в Атлантическом океане затонула американская подводная лодка, остатки которой были найдены более чем в 200 милях восточнее Бостона. А уже в 1966 г. у берегов Ирландии, примерно в 2 500 милях от места катастрофы, выловили деталь лодки с надписью “радиоактивно”),·сброс радиоактивных отходов с судов, работающих на атомных реакторах.

4. Тепловое загрязнение поверхности водоемов и прибрежных морских акваторий возникает в результате сброса нагретых сточных вод электростанциями и некоторыми промышленными производствами. Сброс нагретых вод во многих случаях обуславливает повышение температуры воды в водоемах на 6-8 градусов Цельсия. Площадь пятен нагретых вод в прибрежных районах может достигать 30 кв. км. Более устойчивая температурная стратификация препятствует водообмену поверхностным и донным слоем. Растворимость кислорода уменьшается, а потребление его возрастает, поскольку с ростом температуры усиливается активность аэробных бактерий, разлагающих органическое вещество. Усиливается видовое разнообразие фитопланктона и всей флоры водорослей. На основании обобщения материала можно сделать вывод, что эффекты антропогенного воздействия на водную среду проявляются на индивидуальном и популяционно-биоценотическом уровнях, и длительное действие загрязняющих веществ приводит к упрощению экосистемы.

Тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий, цинк, медь, мышьяк,) относятся к числу распространенных и весьма токсичных загрязняющих веществ. Они широко применяются в различных промышленных производствах, поэтому, несмотря на очистные мероприятия, содержание соединения тяжелых металлов в промышленных сточных водах довольно высокое. Большие массы этих соединений поступают в океан через атмосферу. Для морских биоценозов наиболее опасны ртуть, свинец и кадмий. Ртуть переносится в океан с материковым стоком и через атмосферу. При выветривании осадочных и изверженных пород ежегодно выделяется 3, 5 тыс. т. ртути. В составе атмосферной пыли содержится около 121тыс. т. 0ртути, причем значительная часть - антропогенного происхождения. Около половины годового промышленного производства этого металла (910 тыс. т. /год) различными путями попадает в океан. В районах, загрязняемых промышленными водами, концентрация ртути в растворе и взвесях сильно повышается. При этом некоторые бактерии переводят хлориды в высокотоксичную метил-ртуть. Заражение морепродуктов неоднократно приводило к ртутному отравлению прибрежного населения. Свинец - типичный рассеянный элемент, содержащийся во всех компонентах окружающей среды: в горных породах, почвах, природных водах, атмосфере, живых организмах. Наконец, свиний активно рассеивается в окружающую среду в процессе хозяйственной деятельности человека. Это выбросы с промышленными и бытовыми стоками, с дымом и пылью промышленных предприятий, с выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания. Миграционный поток свинца с континента в океан идет не только с речными стоками, но и через атмосферу.

Канцерогенные вещества - это химически однородные соединения, проявляющие трансформирующую активность и способность вызывать канцерогенные, тератогенные (нарушение процессов эмбрионального развития) или мутагенные изменения в организмах. В зависимости от условий воздействия они могут приводить к ингибированию роста, ускорению старения, нарушению индивидуального развития и изменению генофонда организмов. К веществам, обладающим канцерогенными свойствами, относятся хлорированные алифатические углеводороды, винилхлорид, и особенно, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Максимальное количество ПАУ в современных данных осадках Мирового океана (более 100 мкг/км массы сухого вещества) 0обнаружено в тектонически - активных зонах, подверженным глубинному термическому воздействию. Основные антропогенные источники ПАУ в окружающей среде - это пиролиз органических веществ при сжигании различных материалов, древесины и топлива.

5. Методы очистки вод Мирового океана:

·локализация участка (с помощью плавающих ограждений - боннов)·сжигание на локализованных участках·удаление с помощью песка, обработанного особым составом (в результате чего нефть прилипает к зернам песка и опускается на дно)·поглощение нефти соломой, опилками, эмульсиями, диспергаторами, с помощью гипса,·препарат “ДН-75” (за несколько минут очищает поверхность моря от нефтяных загрязнений)·ряд биологических методов (применение микроорганизмов, которые способны разлагать углеводороды вплоть до углекислоты и воды)·использование специальных судов, оснащенных установками для сбора нефти с поверхности моря.·предусмотрены нормы безопасности при строительстве танкеров, при организации систем транспортировки, передвижения в бухтах КОНТРОЛЬ И ОЧИСТКА. Практикуются три основных метода очистки сточных вод. Первый существует давно и наиболее экономичен: сброс сточных вод в крупные водотоки, где они разбавляются пресной проточной водой, аэрируются и нейтрализуются естественным образом. Очевидно, что этот метод не отвечает современным условиям. Второй метод во многом базируется на тех же естественных процессах, что и первый, и заключается в удалении и снижении содержания твердых и органических веществ механическим, биологическим и химическим способами. Его в основном используют на коммунальных очистных станциях, которые редко располагают оборудованием для переработки промышленных и сельскохозяйственных стоков. Широко известен и достаточно распространен третий метод, состоящий в сокращении объема сточных вод путем изменения технологических процессов; например, в результате вторичной переработки материалов или использования естественных методов борьбы с вредителями вместо пестицидов и т.д. Очистка сточных вод. Хотя сейчас многие промышленные предприятия пытаются очистить свои стоки или сделать производственный цикл замкнутым, а производство пестицидов и других токсичных веществ запрещено, самым радикальным и быстрым решением проблемы загрязнения воды будет строительство дополнительных и более современных очистных сооружений. Первичная (механическая) очистка. Обычно на пути потока сточных вод устанавливаются решетки или сита, которые улавливают плавающие предметы и взвешенные частицы. Затем песок и другие грубые неорганические частицы оседают в песколовках с наклонным дном или улавливаются ситами. Масла и жиры удаляются с поверхности воды специальными приспособлениями (нефтеловушками, жироловками и пр.). На некоторое время сточные воды перебрасываются в отстойники для осаждения мелких частиц. Свободноплавающие хлопьевидные частицы осаждают путем добавления химических коагулянтов. Полученный таким образом отстой, на 70% состоящий из органических веществ, пропускается через специальный железобетонный резервуар - метантанк, в котором он перерабатывается анаэробными бактериями. В результате образуются жидкий и газообразный метан, углекислый газ, а также минеральные твердые частицы. При отсутствии метантанка твердые отходы закапываются, сбрасываются на свалки, сжигаются (что приводит к загрязнению воздуха) или высушиваются и используются как гумус или удобрение. Вторичная очистка осуществляется в основном биологическими методами. Поскольку на первом этапе органические вещества не удаляются, на следующем - используются аэробные бактерии для разложения взвешенной и растворенной органики. При этом главная задача заключается в том, чтобы привести стоки в контакт с как можно большим числом бактерий в условиях хорошей аэрации, так как бактерии должны иметь возможность потреблять достаточное количество растворенного кислорода. Сточные воды пропускают через различные фильтры - песчаные, из щебня, гравия, керамзита или синтетических полимеров (при этом достигается такой же эффект, как и в процессе естественной очистки в русловом потоке, преодолевшем расстояние в несколько километров). На поверхности фильтрующего материала бактерии образуют пленку и разлагают органику сточных вод по мере их прохождения через фильтр, снижая таким образом БПК более чем на 90%. Это т.н. бактериальные фильтры. Снижение БПК на 98% достигается в аэротанках, в которых благодаря принудительной аэрации сточных вод и перемешиванию их с активным илом ускоряются естественные процессы окисления. Активный ил образуется в отстойниках из взвешенных в сточной жидкости частиц, не задержанных при предварительной очистке и адсорбируемых коллоидными веществами с размножающимися в них микроорганизмами. Другим методом вторичной очистки является продолжительное отстаивание воды в специальных прудах или лагунах (поля орошения или поля фильтрации), где водоросли потребляют углекислый газ и выделяют необходимый для разложения органики кислород. В этом случае БПК снижается на 40-70%, но требуются определенные температурные условия и солнечное освещение.
Третичная очистка. Сточные воды, прошедшие первичную и вторичную очистку, еще содержат растворенные вещества, которые делают их практически непригодными для любых нужд, кроме орошения. Поэтому были разработаны и апробированы более совершенные методы очистки, предназначенные для удаления оставшихся загрязнителей. Некоторые из этих методов используются в установках, очищающих питьевую воду водохранилищ. Такие медленно разлагающиеся органические соединения, как пестициды и фосфаты, удаляются фильтрацией прошедших вторичную очистку сточных вод через активированный (порошкообразный) древесный уголь, либо добавлением коагулянтов, способствующих агломерации мелких частиц и осаждению образовавшихся хлопьев, либо обработкой такими реагентами, которые обеспечивают окисление. Растворенные неорганические вещества удаляются ионным обменом (растворенные ионы солей и металлов); химическим осаждением (соли кальция и магния, которые образуют налет на внутренних стенках котлов, цистерн и труб), смягчающим воду; изменением осмотического давления для усиленной фильтрации воды через мембрану, которая задерживает концентрированные растворы питательных веществ - нитратов, фосфатов и др.; выведением азота потоком воздуха при прохождении стоков через аммиачно-десорбционную колонну; и другими методами. В мире существует лишь несколько предприятий, которые могут проводить полную очистку сточных вод.

⇐ Предыдущая 123 Следующая ⇒