Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Загрязнение и эвтрофикация

Водохозяйственные проблемы

Значение воды для человека

Вода сама по себе не имеет питательной ценности, но она – непременная составляющая часть всего живого. Ни один из живых организмов нашей планеты не может существовать без воды.

Из воды состоят все живые растительные и животные существа:

рыбы – на 75%; медузы – на 99%; картофель – на 76%; яблоки – на 85%; помидоры – на 90%; огурцы – на 95%; арбузы – на 96%.

В целом организм человека состоит по весу на 50–86% из воды (86% у новорожденного и до 50% у пожилых людей). Содержание воды в различных частях тела составляет:

кости – 20–30%; печень – до 69%; мышцы – до 70%; мозг – до 75%; почки – до 82%; кровь – до 85%.

Это обстоятельство позволило фантасту В. Савченко заявить о том, что у человека «гораздо больше оснований считать себя жидкостью, чем, скажем, у сорока процентного раствора едкого натрия».

На протяжении всей своей жизни человек ежедневно имеет дело с водой. Он использует ее для питья и пищи, для умывания, летом – для отдыха, зимой – для отопления.

Для человека вода является более ценным природным богатством, чем уголь, нефть, газ, железо, потому что она незаменима.

Без пищи человек может прожить около 50-ти дней, если во время голодовки он будет пить пресную воду, без воды он не проживет и неделю – смерть наступит через 5 дней. По данным медицинских экспериментов при потере влаги в размере 6–8% от веса тела человек впадает в полуобморочное состояние, при потере 10% – начинаются галлюцинации, при 12% человек не может восстановиться без специальной медицинской помощи, а при потере 20% наступает неизбежная смерть.

В организме человека вода:

увлажняет кислород для дыхания;

регулирует температуру тела;

помогает организму усваивать питательные вещества;

защищает жизненно важные органы;

смазывает суставы;

помогает преобразовать пищу в энергию;

участвует в обмене веществ;

Выводит различные отходы из организма.

Человек начинает испытывать жажду, когда количество воды в его теле уменьшается на 1–2% (0,5 – 1,0 л). Потеря 10% влаги от веса тела может привести к необратимым изменениям в организме, а потеря 20% (7 – 8 л) уже смертельна.

Обычный человек теряет в день 2–3 литра воды. В жаркую погоду, при высокой влажности, во время занятий спортом расход воды возрастает. Даже благодаря дыханию человек теряет почти пол-литра воды ежедневно.

Правильный питьевой режим подразумевает сохранение физиологического водного баланса – это уравновешивание поступления и образования воды с ее выделением.

Суточная потребность взрослого человека в воде – 30–40 грамм на 1 кг веса тела. Приблизительно 40% ежедневной потребности организма в воде удовлетворяется с пищей, остальное мы должны принимать в виде различных напитков. Летом ежедневно нужно употреблять 2 – 2,5 литра воды. В жарких районах планеты – 3,5 – 5,0 л в сутки, а при температуре воздуха 38-40С и низкой влажности работающим на открытом воздухе потребуется в сутки 6,0 – 6,5 л воды. При этом нельзя ориентироваться на то, испытываете вы жажду или нет, поскольку этот рефлекс возникает уже поздно и не является адекватным показателем того, сколько воды нужно вашему организму.

Небезынтересно узнать, что в кашах содержится до 80% воды, в хлебе – около 50%, в мясе – 58–67%, в овощах и фруктах – до 90% воды, т.е. «сухая» еда состоит на 50–60% из воды.

А около 3% (0,3 л) воды образуется в результата биохимических процессов в самом организме.

По некоторым оценкам за 60 лет жизни человек выпивает около 50т воды – целую цистерну!

Участвуя в обмене веществ, вода позволяет уменьшить жировые накопления и снизить вес. Многие из тех, кто хочет похудеть, считают, что их организм удерживает воду и стараются меньше ее пить. Однако вода является естественным мочегонным средством и, если вы ее пьете, то теряете в весе.

Если организм получает достаточное количество воды, то человек становится более энергичным и выносливым. Ему проще контролировать свой вес, поскольку улучшается пищеварение, а когда вас тянет перекусить, часто достаточно бывает просто попить воды, чтобы снизить аппетит. Симптомами обезвоживания организма являются сухая кожа (может сопровождаться зудом), усталость, плохая концентрация внимания, головные боли, повышение давления, плохая работа почек, сухой кашель, боли в спине и суставах.

Исследованиями ученых уже доказано, что употребление достаточного количества воды может свести к минимуму боли в спине, мигрени, ревматические боли, а также понижение уровня холестерина в крови и кровяного давления, уменьшая тем самым вероятность сердечного приступа. Потребление достаточного количества воды – это один из лучших способов предотвратить образование камней в почках. Так как вода не содержит солей, жира, холестерина и кофеина, то, соответственно, она по-другому выводится из организма.

Немецкие ученые, проведя испытания на студентах-добровольцах, пришли к выводу, что те, которые пьют воды и напитков больше, проявляют и больше выдержки и склонности к творчеству, чем пьющие меньше.

Регулярное потребление воды улучшает мышление и координационные действия мозга. Головной мозг и весь организм будут достаточно заряжены нужными веществами, если вода, которую мы пьем, будет высокого качества, то есть, будет богата минеральными веществами. Здоровый человек не должен ограничивать себя в питье, но гораздо полезнее пить часто и понемногу. Вредно выпивать сразу много жидкости, так как вся жидкость всасывается в кровь, и, пока ее излишек не будет выведен из организма почками, сердце получает излишнюю нагрузку.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что роль воды для человека огромна. Сегодня каждый человек может создать для себя условия сохранения бесценного водного баланса путем правильной организации питьевого режима.

Загрязнение и эвтрофикация

Антропогенное эвтрофирование и загрязнение – это основные процессы, вызывающие деградацию рек, водохранилищ, озерных систем и ухудшение качества воды. Хотя главной причиной обоих процессов являются отходы хозяйственной деятельности, поступающие в водоемы с водосбора, каждый из процессов имеет свою специфику.

Загрязнение водоемов токсическими веществами техногенного происхождения зачастую затрудняет либо делает невозможным использование воды для питьевых целей.

Кроме того, загрязняющие вещества накапливаются в донных отложениях, а также в фито- и зоопланктоне, высшей водной растительности и рыбах. При этом нередко образуются новые, более токсичные соединения и возникают очаги вторичного загрязнения воды.

Угроза антропогенного эвтрофирования водоемов стала осознаваться только во второй половине прошлого столетия. Для водоемов, особенно озерных экосистем, избыточное поступление биогенных веществ не менее опасно, чем токсическое загрязнение. Когда содержание в воде фосфора, азота, калия превышает критический уровень, ускоряются жизненные процессы водных организмов. Как следствие, получают массовое развитие планктонные водоросли («цветение» воды), вода приобретает неприятный запах и привкус, ее прозрачность снижается, увеличивается цветность, повышается содержание растворенных и взвешенных органических веществ. Перенасыщение воды органическими соединениями стимулирует развитие сапрофитных бактерий (в том числе особо опасных болезнетворных), водных грибов, резко обостряя эпидемиологическую обстановку на водных объектах.

При избытке органического вещества в воде образуются устойчивые органоминеральные комплексы с тяжелыми металлами, в некоторых случаях более токсичные, чем сами металлы. На окисление огромного количества новообразованного органического вещества расходуется значительная часть растворенного в воде кислорода – возникает кислородный дефицит, что крайне отрицательно воздействует на ценные породы рыб и их кормовую базу – зообентос. Кроме того, дефицит кислорода приводит к тому, что из донных отложении в воду более активно выделяется ряд веществ, в том числе фосфор, а это, в свою очередь, интенсифицирует процесс эвтрофирования. Таким образом, начиная с какого-то момента, эвтрофирование, получая внутриводоемное ускорение, становится необратимым, вызывая деградацию озерных систем и водохранилищ.

Малые реки

В гидрографической сети любого водосборного бассейна преобладают ручьи и малые реки. В России насчитывается свыше 2,5 миллионов малых рек, формирующих около половины суммарного объема речного стока, в их бассейнах проживает до 44% городского и почти 90% сельского населения страны.

Главная особенность формирования стока малых рек – их очень тесная связь с ландшафтом бассейна, что и обусловливает их уязвимость при чрезмерном использовании не только водных ресурсов, но и водосбора. Малые реки выполняют функции регулятора водного режима ландшафтов, поддерживая равновесие и перераспределение влаги. Они определяют также гидрологическую и гидрохимическую специфику средних и крупных рек.

Для России использование малых рек всегда имело большое значение. В последние десятилетия отмечался интенсивный рост водопользования на малых реках, что привело к ухудшению качества воды и гидрологического режима. Значительно увеличилось безвозвратное водопотребление, которое в средний по водности год составляет 4% от всех водных ресурсов, а в европейской части России превышает 12%. В остромаловодные годы из малых рек забирается до 22% их стока, а в таких регионах, как Центральный и Центрально-Черноземный, – более 50%. В некоторых регионах из-за бесконтрольного забора воды многие малые реки пересыхают, заиливаются и вообще исчезают.

Антропогенное воздействие на малые реки обусловлено хозяйственной деятельностью, которая осуществляется и в пределах водосборных бассейнов, и на самих водотоках. Так, после проведения осушительных мелиорации в Нечерноземной зоне России русла многих малых рек оказались спрямленными, зарегулированными дамбами. На полностью зарегулированных реках отмечаются заиление и зарастание русла, потеря гидравлической связи с питающими их грунтовыми водами. Сбрасываемые с мелиоративных систем дренажные воды, в основном неочищенные, вызывают «цветение» малых рек в летний период и ухудшают качество воды.

До недавнего времени основным источником загрязнения малых рек были отработанные промышленные и коммунальные сточные воды. Создание отстойников, очистных сооружений снизило степень загрязнения этой категории сточных вод. В то же время возросла доля загрязненных вод, которые формируются в пределах водосборных бассейнов малых рек. Это прежде всего поверхностный сток с сельскохозяйственных угодий, содержащий минеральные удобрения, ядохимикаты и биогенные вещества. Новым источником загрязнения, не имевшим ранее широкого распространения, стал маломерный флот (многочисленные суда малого водоизмещения, моторные лодки).

Для обустройства, возрождения и охраны малых рек, ликвидации источников загрязнения все проводимые мероприятия должны иметь экологическую направленность. Кроме ликвидации сосредоточенных и рассеянных источников загрязнения, необходимо восстановить все основные природные факторы речной системы, в том числе водную фауну и флору. К сожалению, устойчивому функционированию речных экосистем при восстановительных работах на малых реках России не уделяется должного внимания.

Питьевое водоснабжение

Для многих регионов России обеспечение населения качественной питьевой водой в достаточном количестве является одной из главных проблем, влияющих на социальную обстановку. Проблема питьевого водоснабжения перерастает из отраслевой или региональной в общенациональную и может быть успешно решена только на федеральном уровне.

Сложность решения проблемы определяется многими факторами, прежде всего общей запущенностью водного хозяйства, повсеместным низким качеством воды в источниках водоснабжения, а также концептуальными и организационно-экономическими просчетами.

Загрязненность воды в источниках обусловлена высокой антропогенной нагрузкой на водосборы, отсутствием либо слабой инженерной обустроенностью водоохранных зон, сбросом сточных вод.

В условиях современных городов очищаются огромные объемы воды. Однако из-за постоянного дефицита реагентов происходит повсеместное нарушение технологии очистки. Из-за больших объемов обрабатываемой воды применение физико-химических методов очистки от тяжелых металлов становится невозможным. Использование хлора в качестве обеззараживающего средства приводит к тому, что взаимодействуя с водой, насыщенно органическими веществами, он образует высокотоксичные хлорорганические соединения.

К организационно-экономическим и концептуальным просчетам можно отнести сохранение централизованного водоснабжения городов, неэффективность монопольной муниципальной службы водообеспечения, единую промышленно-коммунальную систему водоснабжения, необосновано высокие удельные нормы водопотребления, низкую плату за воду, не соответствующую затратам на ее под готовку и подачу потребителям, сброс загрязненных сточных вод.

Водоснабжение городов превратилось в плохо управляемое гигантское хозяйство, подающее огромное количество воды. Довести такой объем воды до питьевого качества практически невозможно. В условиях жестко централизованной системы водоснабжения сложно эксплуатировать десятки километров водопроводных сетей, построенных из металлических труб. Их постепенный износ и коррозионное обрастание, низкое качество санитарно-технической арматуры приводят к частым авариям, перебоям в подаче воды, ее утечкам. В результате лишь 30–40% воды, проходящей очистку на станциях водоподготовки предназначено для хозяйственно-питьевых нужд населения, но и эта вода вторично загрязняется в сетях водопроводов на пути к потребителю.

Правительством Российской Федерации в апреле 1994 г. было принято решение о разработке федеральной целевой программы «Обеспечение населения России питьевой водой». Проект программы уже подготовлен. Он представляет собой взаимоувязанный по ресурсам, исполнителям ч срокам комплекс мер и мероприятий, нацеленных на эффективное решение проблемы питьевого водоснабжения.

Наводнения и подтопления

В России около трети всех природных чрезвычайных ситуации приходятся на долю наводнений.

Наиболее значительные по высоте подъемы воды на большинстве равнинных рек наблюдаются весной. В горных районах, особенно на малых реках, они нередки и в летне-осенний период как результат выпадения интенсивных осадков, а в полугорных районах с сильно изрезанным рельефом – как результат осадков и снеготаяния. На Дальнем Востоке паводки и связанные с ними катастрофические подъемы волы и затопления территорий наблюдаются в летне-осенний период во время муссонных дождей. На крайнем юге России, в Причерноморье, высокие подъемы воды в реках и наводнения возможны в любое время гола.

Резкие подъемы уровней воды в реках вызывают затопление городов, населенных пунктов, сельскохозяйственных угодий. В большинстве случаев ущербы, наносимые затоплением, обусловлены грубым нарушением правил застройки и сельскохозяйственного освоения земель. Примером может служить широко практикуемое возведение хозяйственных объектов и даже целых населенных пунктов на пойменных участках, которые закономерно периодически затопляются водой.

В последние десятилетия в России повторяемость опасных наводнений участилась. Скорее всего, это обусловлено антропогенным разрушением стокорегулирующей способности водосборов. Вырубка лесов, осушение болот, нерациональное ведение сельского хозяйства, строительство каналов и дамб приводят к увеличению модуля максимального стока, сокращению времени добегания талого и дождевого стока, а, следовательно, к росту расходов и объема паводкового стока.

Стеснение пойм инженерными сооружениями снижает пропускную способность русел и создает подпор, выбывающий увеличение площади затопления и деформацию берегов.

При строительстве водохранилищ и территориальном перераспределении стока возникают подтопления. Наиболее значительные территории попадают в зону подтопления главным образом на равнинах. В последние годы большой проблемой стало подтопление в крупных городах, в местах прохождения железных и шоссейных дорог Подтопления связаны и с территориальным перераспределением водных ресурсов, когда вода передается по открытым каналам, проложенным в хорошо фильтруемых породах (почвогрунтах) без противофильтрационных покрытий.

Проникновение загрязняющих веществ в круговорот воды

Три важных стадии круговорота воды: испарение (А), конденсация (Б) и атмосферные осадки (В). Если в него вовлечено слишком много природных или искусственных загрязняющих веществ из перечисленных ниже источников, естественная система не справляется с очисткой воды.

1. Радиоактивные частицы, пыль и газы поступают из атмосферы вместе со снегом, выпадающим и накапливающимся в высокогорьях.

2. Талые ледниковые воды с растворенными загрязняющими веществами стекают вниз с высокогорий, формируя истоки рек, которые на своем пути к морю увлекают частицы грунта и горных пород, размывая поверхности, по которым они текут.

3. Воды, дренирующие горные выработки, содержат кислоты и другие неорганические вещества.

4. Вырубка лесов способствует развитию эрозии. Многие загрязняющие вещества сбрасываются в реки предприятиями целлюлозно-бумажной промышленности, на которых обрабатывается древесина.

5. Дождевые воды вымывают химические вещества из почвы и разлагающихся растений, транспортируют их в грунтовые воды, а также смывают со склонов в реки почвенно-грунтовые частицы.

6. Промышленные газы попадают в атмосферу, а оттуда вместе с дождем или снегом – на землю. Промышленные стоки поступают непосредственно в реки. В зависимости от отрасли промышленности сильно различается состав газов и сточных вод.

7. Органические инсектициды, фунгициды, гербициды и удобрения, растворенные в водах, дренирующих сельскохозяйственные угодья, поступают в реки.

8. Опыливание полей пестицидами загрязняет воздушную и водную среду.

9. Коровий навоз и другие остатки животного происхождения – основные загрязнители мест больших скоплений животных на пастбищах и скотных дворах.

10. При откачке пресных грунтовых вод может произойти засоление в результате подтягивания к их зеркалу минерализованных вод из эстуариев и морских бассейнов.

11. Метан продуцируется бактериями как в естественных болотах, так и в стоячих водоемах при избытке органических загрязнителей антропогенного генезиса.

12. Тепловое загрязнение рек происходит из-за поступления от электростанций нагретых вод.

13. Города являются источниками разных отходов, включая как органические, так и неорганические.

14. Выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания – основные источники загрязнения воздушной среды. Углеводороды адсорбируются содержащейся в воздухе влагой.

15. Крупные предметы и частицы удаляются из коммунально-бытовых сточных вод на станциях предварительной очистки, органика – на станциях вторичной очистки. От многих веществ, поступающих с промышленными стоками, невозможно избавиться.

16. Разливы нефти от морских нефтяных скважин и из танкеров загрязняют воды и пляжи.

Контроль и очистка вод

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.

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...