Химическое загрязнение воды реферат

Обновлено: 28.06.2024

Любое химическое загрязнение – это появление химического вещества в непредназначенном для него месте. Загрязнения, возникающие в процессе деятельности человека, являются главным фактором его вредного воздействия на природную среду.

Содержание работы

Содержимое работы - 1 файл

РЕФЕРАТ ПО ЭКОЛОГИИ!.doc

a) Механическая очистка предназначена для задержания нерастворимых примесей (результат – до 60%). К сооружениям для механической очистки (рис. 2) относятся решетки и сита (крупные примеси), песколовки (минеральные примеси и песок), отстойники (медленно оседающие и плавающие примеси) и фильтры (мелкие нерастворенные примеси). Специфические примеси удаляются с помощью жироловок, нефтеловушек, смолоуловителей и др. Механическая очистка – предварительная ступень перед биологической очисткой

б) Физико-химические методы применяются в основном для производственных сточных вод. К этим методам относятся реагентная очистка (нейтрализация, коагуляция, озонирование, хлорирование и др.), сорбция, экстракция, эвапорация, флотация, перегонка и др.

Фильтрование – процесс, основанный на разделении системы газ – жидкая фаза с помощью пористого материала (пористые, тканевые, зернистые фильтры). Коагуляция – процесс укрупнения частиц до образования хлопьев с их последующим осаждением и фильтрованием. В качестве коагулянтов используют сернокислый алюминий Al2(SO4)3, хлорное железо FeCl3, сернокислое железо Fe2(SO4)3, известь СаСО3.

Магнитный метод – изменение траектории движения частиц в системе посредством магнитного поля и их последующее отделение. Нейтрализация – химические реакции с применением кислот или/и оснований, приводящие в общем виде к образованию соли и воды.

Озонирование – обеззараживание посредством О3 .

Сорбция – поглощение твердым телом или жидкостью какого-либо вещества.

Адсорбция – поглощение вещества из жидкой среды поверхностным слоем адсорбента.

Абсорбция – поглощение вещества из жидкой среды всей массой другого вещества (абсорбента).

Хемосорбция – поглощение вещества поверхностью какого-либо тела в результате образования химической связи между молекулами.

Хлорирование – обеззараживание воды путем обработки газообразным хлором, хлорной известью или другими хлорсодержащими соединениями. Применяется также для обесцвечивания и дезодорации воды. Эвапорация – процесс извлечения компонентов смеси путем ее выпаривании.

Перегонка – метод основан на разделении и удалении через открытую жидкую поверхность соединений, имеющих разную температуру кипения.

Экстракция – способ разделения и извлечения компонентов смеси путем их перевода из одной жидкой фазы в другую, содержащую экстрагент (вещество, способное избирательно извлекать отдельные компоненты из смесей).

Ионный обмен – улавливание катионов и анионов химических соединений естественными материалами или синтетическими смолами с последующей регенерацией последних и получением уловленных продуктов.

в) Биологическая очистка основана на использовании микроорганизмов, которые в процессе жизнедеятельности разрушают органические соединения, т. е. их минерализуют. Микроорганизмы используют органические вещества в качестве источника питательных веществ и энергии.

Поля фильтрации – земельные участки, разделенные на секции, по которым равномерно распределяется сточная вода, фильтрующаяся через поры грунта. Профильтрованная вода по дренажным трубам и канавам возвращается в водоем. На поверхности почвы образуется биологическая пленка из аэробных микроорганизмов, минерализующих органику. О2 может проникать на глубину до 30 см; глубже минерализация осуществляется за счет анаэробных микроорганизмов.

Биологические пруды – искусственные неглубокие водоемы, в которых протекают естественные биохимические процессы самоочищения воды в аэробных и анаэробных условиях. Используются как для первичной биологической очистки, так и для доочистки сточных вод. Насыщение воды О2 происходит вследствие естественной атмосферной аэрации и фотосинтеза.

Биофильтры – сооружения, состоящие из резервуаров с фильтрующим материалом, дренажем и устройством распределения воды, в которых создаются условия для интенсификации естественных биохимических процессов.

Аэротенк – резервуар, в который поступают сточная вода после механической очистки, активный ил и непрерывно воздух. Хлопья ила представляют собой биоценоз аэробных микроорганизмов – минерализаторов (бактерий, простейших, червей и др.)

IV. Экологические последствия загрязнений водных экосистем

Водоемы и водотоки представляют собой сложные экосистемы, которые создавались в течение длительного времени эволюции. Антропогенное воздействие на них может привести к необратимым экологическим последствиям.

Рассмотрим первичные эффекты, проявляющиеся в водных экосистемах при основных видах загрязнений:

Загрязнение твердыми отходами (мусор, взвешенные вещества). Примером влияния такого загрязнения можно наблюдать в период весеннего паводка, когда максимально ухудшается качество воды в водоемах. Поскольку взвешенные вещества служат одним из основных видов загрязнителей поверхностных вод, то с ними преимущественно и связаны экологические эффекты. Так, процессы, осаждения взвеси приводят к ухудшению условий жизни организмов, обитающих в придонном слое, к заиливанию нерестилищ. Другим экологическим эффектом, вызываемым наличием в воде взвесей, является соосаждение с ними планктона. Отмечают связь, существующую между количеством в воде взвешенных веществ и фитопланктона: чем больше взвеси, тем меньше фитопланктона. Уровень зоопланктона также чрезвычайно подвержен влиянию взвеси, поскольку значительная часть его представлена организмами с фильтрационным аппаратом питания, подверженным максимальному воздействию взвешенных веществ. Рыбы также испытывают активное воздействие взвеси вследствие нагрузки на жабры и кишечник, что сказывается затем на темпах роста и других показателях.

Загрязнение тяжелыми металлами. В настоящее время металлы являются одними из главных по объему загрязнителей водоемов (в результате переработки, например, минеральных ресурсов). Многие из них в качестве микроэлементов играют важную роль в жизнедеятельности водных организмов. Основная масса тяжелых металлов (Zn, Cu, Ni, Co, Pb, Cd) находится в водоеме во взвешенном материале. Для таких металлов, как Zn и Cu, наблюдаются одинаковые концентрации в планктоне и донных отложениях из-за хорошей растворимости этих металлов. Наибольшая изменчивость содержаний характерна для донной фауны, что обусловлено особенностями образа жизни (малоподвижный), типа питания (фильтрующий механизм) и метаболизма (процесс обмена веществ в организме).

Наиболее активное накопление металлов происходит в морской воде, поэтому морепродукты способны концентрировать загрязнения до угрожающих здоровью человека уровней, это вызывает особую тревогу.

Американский ученый Гольдберг считает, что "для любого химического элемента найдется, по крайней мере, один вид планктона способный эффективно его концентрировать" [78].

Например, медь концентрируется в некоторых видах планктона в 90000 раз больше чем в окружающей воде, свинец и кобальт соответственно в 12000 и 16000 раз.

Нахождение человека на самом конце трофической цепи делает его особенно уязвимым к действию таких токсикантов. Токсичность металлов для различных видов гидробионтов различна.

Коэффициенты накопления, КН -(отношение концентрации загрязнителя в организме гидробионта к концентрации его в водной среде) тяжелых металлов гидробионтами могут достигать значительных величин (от сотен до десятков тысяч).Так, коэффициенты накопления КН некоторых тяжелых металлов различными видами пресноводных гидробионтов находятся в следующих пределах: кадмий 10 – 200, медь 60 – 120, железо 190, никель 85 – 235, цинк 22 – 780. Для всех типов водных систем они уменьшаются в трофической цепи при переходе от планктона к рыбе (за исключением такого металла, как Hg).

Ртуть (Hg)– один из лидеров "большой тройки" металлов (ртуть, Hg; свинец, Pb; кадмий, Cd), представляющих наибольшую опасность для людей и окружающей среды. Рассмотрим подробнее некоторые свойства ртути как токсиканта водной среды:

1. ртуть воздействует на нервную систему гидробионтов (рыб и морских млекопитающих). По пищевым цепям она переносится и к человеку, вызывая тяжелые психические расстройства, врожденные тератологенные эффекты (уродства) у детей и т. п.

2. соединения одновалентной ртути не так токсичны, как двухвалентной. Наиболее опасны для живого организма органические соединения ртути - ион метилртути CH3Hg+и диметилртуть (CH3)2Hg.

Соединения одновалентной ртути обладают низкой растворимостью воде, двухвалентной же водорастворимы. Ртутьорганические соединения (РОС) хорошо растворяются в жирах; диметилртуть, кроме того, летуча и легко впитывается кожей.

3. в водоемах ртуть может превращаться биогенно с помощью микроорганизмов из относительно малотоксичных форм в высокотоксичные. Такой процесс называют метилированием ртути в водоемах.

В 60-е гг. на побережье залива Минамата (Япония) отравленный ртутными отходами океан отомстил человеку. Ртуть, сброшенная заводами по переработке руд, была превращена бактериями в диметилртуть. Последняя накапливалась в рыбе, а люди, питающиеся рыбой, получали сильнейшие отравления (погибло более 50 человек). Рыбный промысел в заливе до сих пор запрещен: на дне моря лежит около 600 т ртути.

4. ртуть представляет собой классический пример токсиканта с биологическим накоплением. Ее соединения концентрируются сначала в фито- и зоопланктоне, затем, проходя по пищевым цепям (от рыб до человека), все более накапливаются главным образом в жировых тканях. Так, коэффициенты накопления метилртути для морских рыб достигают 5*105, а в речных системах для фитопланктона 1*105 и хищных рыб 4*105. Таким образом, защитная реакция одних гидробионтов на поступление ртути вызывает повышенные накопление ее в пищевых цепочках, причем в особо токсичной форме, и создает опасность для человека при употреблении в пищу рыбопродуктов.

Схожую реакцию (метилирование) микробные сообщества водных экосистем проявляют и по отношению к таким элементам, как Se, Te, As, что также необходимо учитывать при оценке поведения этих загрязнителей в экосистемах.

5. важная характеристика токсиканта – время удержания, которое для ртути в организме позвоночных очень велико

6. Ртуть медленно и не полностью выводится из отравленного организма. Этим объясняется ее накопительный токсический эффект. Подробнее о ртути в биосфере см. Приложение М.

Загрязнение органическими соединениями. Эти соединения присутствуют во всех хозяйственно-бытовых стоках. Они поступают в водоемы в результате перегрузки очистных сооружений, неправильной их эксплуатации, а в некоторых случаях из-за их отсутствия.

Сброс в проточные водоемы стоков с высоким содержанием органических соединений вызывает полное разрушение исходной экосистемы.

В поверхностных водах, загрязненных органическими соединениями, резко увеличивается количество бактерий, причем наряду с патогенными (способными вызывать заболевания других организмов) развиваются гетеротрофные (питающиеся готовыми органическими веществами и неспособные синтезировать органику из неорганики) микроорганизмы, минерализующие органику. Такая микрофлора разлагает весь органический комплекс, причем численность бактерий связана с концентрацией органики и уменьшается вниз по течению.

При загрязнении органикой стоячих вод наблюдается иная картина. Для водных объектов этого типа (озера, болота, пруды и др.) характерны малая скорость движения воды и слабое обогащение кислородом. Процессы повышения продуктивности озер, вызванные увеличением количества питательных веществ (фосфаты, нитраты, органика), поступающих с речным и поверхностным стоком, называется эвтрофикацией. При этом наблюдается интенсивное развитие фитопланктона и водных растений. Если в естественных условиях эти процессы могут протекать в течение длительного времени, то антропогенное воздействие чрезвычайно ускоряет их, особенно в случаях сбросов со сточными водами значительных количеств органических веществ, фосфатов и нитратов.

Таким образом, вспышки продуктивности фитопланктона являются признаком наличия процессов эвтрофикации стоячих вод. Количественное увеличение фитопланктона снижает прозрачность воды, что препятствует протеканию процесса фотосинтеза в глубинных слоях, а это в свою очередь способствует обогащению кислородом поверхностных слоев воды и сильному уменьшению его содержания в нижних слоях; этому же в немалой степени способствует жизнедеятельность бактерий по аэробному разложению мертвого органического вещества. Эти факторы вызывают существенные изменения в зооценозе озера. Исчезают виды рыб, обитающие в чистых и холодных водах с высоким содержанием кислорода (лососевые), а им на смену приходят неприхотливые травоядные виды (карповые). Резким скачком увеличивается продуктивность системы. В дальнейшем после полного исчезновения кислорода в нижних слоях воды начинаются процессы анаэробного брожения.

Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного водного стока, разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствием этих влияний является привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ загрязнителей, ухудшающих качество воды. Загрязнения, поступающие в водную среду, классифицируют по разному, в зависимости от подходов, критериев и задач. Так, обычно выделяют химическое, физическое и биологические загрязнения. Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных химических свойств вода за счет увеличения содержания в ней вредных примесей как неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органической природы (нефть и нефтепродукты, органические остатки, поверхностно активные вещества, пестициды).

Неорганическое загрязнение

Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и морских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные для обитателей водной среды. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Большинство из них попадает в воду в результате человеческой деятельности. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам.

Кроме перечисленных веществ, к опасным заразителям водной среды можно отнести неорганические кислоты и осно 12 вания, обуславливающие широкий диапазон рН промышленных стоков ( 11,0 11,0) и способных изменять рН водной среды до значений 15,0 или выше 18,0 , тогда как рыба в пресной и морской воде может существовать только в интервале рН 5,0 8,5 . Среди основных источников загрязнения гидросферы минеральными веществами и биогенными элементами следует упомянуть предприятия пищевой промышленности и сельское хозяйство. С орошаемых земель ежегодно вымывается около 16 млн.т. солей. К 2000 году возможно увеличение их массы до 112 млн.т./год. Отходы, содержащие ртуть, свинец, медь локализованы в отдельных районах у берегов, однако некоторая их часть выносится далеко за пределы территориальных вод. Загрязнение ртутью значительно снижает первичную продукцию морских экосистем, подавляя развитие фитопланктона. Отходы, содержащие ртуть, обычно скапливаются в донных отложениях заливов или эстуариях рек. Дальнейшая ее миграция сопровождается накоплением метиловой ртути и ее включением в трофические цепи водных организмов. Так, печальную известность приобрела болезнь Минамата, впервые обнаруженную японскими учеными у людей, употреблявших в пищу рыбу, выловленную в заливе Минамата, в который бесконтрольно сбрасывали промышленные стоки с техногенной ртутью.

Органическое загрязнение.

Среди вносимых в океан с суши растворимых веществ, большое значение для обитателей водной среды имеют не только минеральные, биогенные элементы, но и органические остатки. Вынос в океан органического вещества оценивается в 1300 380 млн.т./год. Сточные воды, содержащие суспензии органического происхождения или растворенное органическое вещество, пагубно влияют на состояние водоемов. Осаждаясь, суспензии заливают дно и задерживают развитие или полностью прекращают жизнедеятельность данных микроорганизмов, участвующих в процесс самоочищения вод. При гниении данных осадков могут образовываться вредные соединения и отравляющие вещества, такие как сероводород, которые приводят к загрязнению всей воды в реке. Наличие суспензий затрудняют также проникновение света в глубь воды и замедляет процессы фотосинтеза. Одним из основных санитарных требований, предъявляемых к качеству воды, является содержание в ней необходимого количества кислорода. Вредное 13 действие оказывают все загрязнения, которые так или иначе содействуют снижению содержания кислорода в воде. Поверхностно активные вещества жиры, масла, смазочные материалы образуют на поверхности воды пленку, которая препятствует газообмену между водой и атмосферой, что снижает степень насыщенности воды кислородом. Значительный объем органических веществ, большинство из которых не свойственно природным водам, сбрасывается в реки вместе с промышленными и бытовыми стоками. Нарастающее загрязнение водоемов и водостоков наблюдается во всех промышленных странах. Информация о содержании некоторых органических веществ в промышленных сточных водах предоставлена ниже:

Загрязняющие вещества количество в мировом стоке млн.т./год

Cинтетических волокон 5,500

Растительные органические остатки 0,170

В связи с быстрыми темпами урбанизации и несколько замедленным строительством очистных сооружений или их неудовлетворительной эксплуатацией водные бассейны и почва загрязняются бытовыми отходами. Особенно ощутимо загрязнение в водоемах с замедленным течением или непроточных (водохранилища, озера). Разлагаясь в водной среде, органические отходы могут стать средой для патогенных организмов. Вода, загрязненная органическими отходами, становится практически непригодной для питья и других надобностей. Бытовые отходы опасны не только тем, что являются источником некоторых болезней человека (брюшной тиф, дизентерия, холера), но и тем, что требуют для своего разложения много кислорода. Если бытовые сточные воды поступают в водоем в очень больших количествах, то содержание растворимого кислорода может понизится ниже уровня, необходимого для жизни морских и пресноводных организмов.

Проблема загрязнения Мирового океана

Нефть и нефтепродукты

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

3а) 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.

3б) Циклопарафины. ( 30 60% от общего состава) насыщенные циклические соединения с 56 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.

3в) Ароматические углеводороды. (20 40% от общего состава) ненасыщенные циклические соединения ряда бензола, со держащие в кольце на 6 атомов углерода меньше, чем циклопара фины. В нефти присутствуют летучие соединения с молекулой в виде одинарного кольца ( бензол, толуол, ксилол), затем бициклические (нафталин), полуциклические (пирен).

3г) 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. К началу 180ых годов в океан ежегодно поступало около 16 млн.т. нефти, что составляло 10,23% мировой добычи. 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.

В период за 1962-79 годы в результате аварий в морскую среду поступило около 12 млн. т. нефти. За 16 последние 130 лет, начиная с 1964 года, пробурено около 12000 скважин в Мировом океане, из них только в Северном море 1000 и 1350 промышленных скважин оборудовано. Из-за незначительных утечек ежегодно теряется 10,1 млн.т. нефти. Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками. Объем загрязнений из этого источника составляет 12,0 млн.т./год.

Со стоками промышленности ежегодно попадает 10,5 млн.т. нефти. Попадая в морскую среду, нефть сначала растека ется в виде пленки, образуя слои различной мощности. Нефтяная пленка изменяет состав спектра и интенсивность проникновения в воду света. Пропускание света тонкими пленка ми сырой нефти составляет 1-10% (280 нм), 60-70% (400нм). Пленка толщиной 13-40 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 10,5 мкм, менее устойчивы и характерны для нефтей, содержащих поверхностноактивные вещества. При удалении лету чих фракций, нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые могут сохраняться на поверхности, переноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на дно.

Пестициды составляют группу искусственно созданных веществ, используемых для борьбы с вредителями и болезнями растений. Пестициды делятся на следующие группы: инсектициды для борьбы с вредными насекомыми, фунгициды и бактерициды для борьбы с бактериальными болезнями растений, гербициды против сорных растений. Установлено, что пестициды уничтожая вредителей, наносят вред многим полезным организмам и подры вают здоровье биоценозов. В сельском хозяйстве давно уже сто ит проблема перехода от химических (загрязняющих среду) к би ологическим (экологически чистым) методам борьбы с вредителя ми. В настоящее время более 15 млн.т. 0пестицидов поступает на мировой рынок. Около 11,5 млн.т. 0этих веществ уже вошло в сос тав наземных и морских экосистем золовым и водным путем. Про мышленное производство пестицидов сопровождается появлением большого количества побочных продуктов, загрязняющих сточные воды. В водной среде чаще других встречаются представители инсектицидов, фунгецидов и гербицидов. Синтезированные инсек тициды делятся на три основных группы: хлороорганические, фосфороорганические и карбонаты. 0Хлороорганические инсектици ды получают путем хлороирования ароматических и гетероцикли ческих жидких углеводородов. К ним относятся ДДТ 0и его произ водные, в молекулах которых устойчивость алифатических и аро матических групп в совместном присутствии возрастает, всевоз можные хлорированные производные хлородиена (элдрин). 0Эти ве щества имеют период полураспада до нескольких десятков лет и очень устойчивы к биодеградации. В водной среде часто встре чаются полихлорбифенилы 0производные ДДТ 0без алифатической части, насчитывающие 210 гомологов и изомеров . За последние 140 лет использовано более 11,2 млн.т. 0полихлорбифенилов в про изводстве пластмасс, красителей, трансформаторов, конденсато ров. Полихлорбифенилы ( ПХБ) 0попадают в окружающую среду в ре зультате сбросов промышленных сточных вод и сжигания твердых отходах на свалках. Последний источник поставляет ПБХ в ат мосферу, откуда они с атмосферными осадками выпадают во все районах Земнего шара. Так в пробах снега, взятых в Антаркти де, содержание ПБХ составило 0,03 1,2 кг./л.

Синтетические поверхностноактивные вещества.

Детергенты (СПАВ) 0относятся к обширной группе веществ, по нижающих поверхностное натяжение воды. Они входят в состав синтетических моющих средств ( СМС) 0, широко применяемых в быту и промышленности. Вместе со сточными водами СПАВ попадают в материковые воды и морскую среду. СМС содержат полифосфаты 18 натрия, в которых растворкны детергенты, а также ряд добавоч ных ингредиентов, токсичных для водных организмов: ароматизирующие вещества, отбеливающие реагенты (персульфаты, пербораты), кальцинированная сода, карбоксиметилцеллюлоза, силикаты натрия. В зависимости от природы и структуры гидрофильной части молекулы СПАВ делятся на анионоактивные, катионоактивные, амфотерные и неионогенные. Последние не образуют ионов в воде. Наиболее распространенными среди СПАВ являются анионо активные вещества. На их долю приходится более 50% всех про изводимых в мире СПАВ. Присутствие СПАВ в сточных водах промышленности связано с использованием их в таких процессах, как флотационное обогащение руд, разделение продуктов химических технологий, получение полимеров, улучшение условий бурения нефтяных и газовых скважин, борьба с коррозией оборудования. В сельском хозяйстве СПАВ применяется в составе пестицидов.

Соединения с канцерогенными свойствами.

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) обнаружено 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.

Тяжелые металлы.

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 13,5 тыс.т. ртути. В составе атмосферной пыли содержится около 112 тыс.т. ртути, причем значительная часть антропогенного проихождения. 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 метилртуть. Заражение морепродуктов неоднократно приводило к ртутному отравлению прибрежного населения. К 1977 году насчитывалось 2800 жертв болезни Миномата, причиной которой послу жили отходы предприятий по производству хлорвинила и ацетальдегида, на которых в качестве катализатора использовалась хлористая ртуть. Недостаточно очищенные сточные воды предриятий поступали в залив Минамата. Свиней типичный рассеянный элемент, содержащийся во всех компонентах окружающей среды: в горных породах, почвах, природных водах, атмосфере, живых организмах. Наконец, свиней 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. С континентальной пылью океан получает (2030)*10 3 т. свинца в год.

Сброс отходов в море с целю захоронения (дампинг).

Многие страны, имеющие выход к морю, производят морское захоронение различных материалов и веществ, в частности грунта, вынутого при дноуглубительных работах, бурового шлака, отходов промышленности, строительного мусора, твердых отходов, взрывчатых и химических веществ, радиоактивных отходов. 20 Объем захоронений составил около 10% от всей массы загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан. Основанием для дампинга в море служит возможность морской среды к переработке большого количества органических и неорганических веществ без особого ущерба воды. Однако эта способность не беспредельна. Поэтому дампинг рассматривается как вынужденная мера, временная дань общества несовершенству технологии. В шлаках промышленных производств присутствуют разнообразные органические вещества и соединения тяжелых металлов. Бытовой мусор в сред нем содержит (на массу сухого вещества) 32-40% органических веществ; 0,56% азота; 0,44% фосфора; 0,155% цинка; 0,085% свинца; 001% ртути; 0,001% кадмия.

Во время сброса прохождении материала сквозь столб воды, часть загрязняющих веществ переходит в раствор, изменяя качество воды, другая сорбируется частицами взвеси и переходит в донные отложения. Одновременно повышается мутность воды. Наличие органических веществ часто приводит к быстрому расходованию кислорода в воде и не едко к его полному исчезновению, растворению взвесей, накоплению металлов в растворенной форме, появлению сероводорода.

Присутствие большого количества органических веществ создает в грунтах устойчивую восстановительную среду, в которой возникает особый тип иловых вод, содержащих сероводород, аммиак, ионы металлов. Воздействию сбрасываемых материалов в разной степени подвергаются организмы бентоса и др. В случае образования поверхностных пленок, содержащих нефтяные углеводороды и СПАВ, нарушается газообмен на границе воздух вода.

Загрязяющие вещества, поступающие в раствор, могут аккумулироваться в тканях и органах гидробиантов и оказывать токсическое воздействие на них. Сброс материалов дампинга на дно и дли тельная повышенная мутность приданной воды приводит к гибели от удушья малоподвижные формы бентоса. У выживших рыб, моллюсков и ракообразных сокращается скорость роста за счет ухудшения условий питания и дыхания.

Нередко изменяется видовой состав данного сообщества. При организации системы контроля за сбросами отходов в море решающее значение имеет определение районов дампинга, определение динамики загрязнения морской воды и донных отложений. Для выявления возможных объемов сброса в море необходимо проводить расчеты всех загрязняющих веществ в составе материального сброса.

Тепловое загрязнение.

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 68 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.

Основные неорганические (минеральные) загрязнители пресных и морских вод. Токсический эффект некоторых наиболее распространенных загрязнителей гидросферы. Информация о содержании некоторых органических веществ в промышленных сточных водах, их значение.

Рубрика	Экология и охрана природы
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	06.02.2013
Размер файла	14,8 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Химическое загрязнение природных вод

Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного водного стока, разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствием этих влияний является привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ - загрязнителей, ухудшающих качество воды. Загрязнения, поступающие в водную среду, классифицируют по-разному, в зависимости от подходов, критериев и задач. Так, обычно выделяют химическое, физическое и биологические загрязнения. Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных химических свойств воды за счет увеличения содержания в ней вредных примесей как неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органической природы (нефть и нефтепродукты, органические остатки, поверхностноактивные вещества, пестициды).

Неорганическое загрязнение. Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и морских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные для обитателей водной среды. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Большинство из них попадает в воду в результате человеческой деятельности. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам. Токсический эффект некоторых наиболее распространенных загрязнителей гидросферы представлен в таблице 2:

Кроме перечисленных в таблице веществ, к опасным заразителям водной среды можно отнести неорганические кислоты и основания, обуславливающие широкий диапазон рН промышленных стоков (1,0 - 11,0) и способных изменять рН водной среды до значений 5,0 или выше 8,0 , тогда как рыба в пресной и морской воде может существовать только в интервале рН 5,0 - 8,5. Среди основных источников загрязнения гидросферы минеральными веществами и биогенными элементами следует упомянуть предприятия пищевой промышленности и сельское хозяйство. С орошаемых земель ежегодно вымывается около 6 млн.т солей. К 2000 году возможно увеличение их массы до 12 млн.т/год. Отходы, содержащие ртуть, свинец, медь локализованы в отдельных районах у берегов, однако некоторая их часть выносится далеко за пределы территориальных вод. Загрязнение ртутью значительно снижает первичную продукцию морских экосистем, подавляя развитие фитопланктона. Отходы, содержащие ртуть, обычно скапливаются в донных отложениях заливов или эстуариях рек. Дальнейшая ее миграция сопровождается накоплением метиловой ртути и ее включением в трофические цепи водных организмов. Так, печальную известность приобрела болезнь Минамата, впервые обнаруженную японскими учеными у людей, употреблявших в пищу рыбу, выловленную в заливе Минамата, в который бесконтрольно сбрасывали промышленные стоки с техногенной ртутью.

Органическое загрязнение. Среди вносимых в океан с суши растворимых веществ, большое значение для обитателей водной среды имеют не только минеральные, биогенные элементы, но и органические остатки. Вынос в океан органического вещества оценивается в 300 - 380 млн.т/год. Сточные воды, содержащие суспензии органического происхождения или растворенное органическое вещество, пагубно влияют на состояние водоемов. Осаждаясь, суспензии заливают дно и задерживают развитие или полностью прекращают жизнедеятельность данных микроорганизмов, участвующих в процессе самоочищения вод. При гниении данных осадков могут образовываться вредные соединения и отравляющие вещества, такие как сероводород , которые приводят к загрязнению всей воды в реке. Наличие суспензий затрудняют также проникновение света в глубь воды и замедляет процессы фотосинтеза. Одним из основных санитарных требований, предъявляемых к качеству воды, является содержание в ней необходимого количества кислорода. Вредное действие оказывают все загрязнения, которые так или иначе содействуют снижению содержания кислорода в воде. Поверхностно активные вещества - жиры, масла, смазочные материалы - образуют на поверхности воды пленку, которая препятствует газообмену между водой и атмосферой, что снижает степень насыщенности воды кислородом. Значительный объем органических веществ, большинство из которых не свойственно природным водам, сбрасывается в реки вместе с промышленными и бытовыми стоками. Нарастающее загрязнение водоемов и водостоков наблюдается во всех промышленных странах. Информация о содержании некоторых органических веществ в промышленных сточных водах предоставлена в таблице 3:

КОЛИЧЕСТВО В МИРОВОМ СТОКЕ, МЛН. Т/ГОД

Отходы производств синтетических волокон

загрязнение сточный вода

Разлагаясь в водной среде, органические отходы могут стать средой для патогенных организмов. Вода, загрязненная органическими отходами, становится практически непригодной для питья и других надобностей. Бытовые отходы опасны не только тем, что являются источником некоторых болезней человека (брюшной тиф, дизентерия, холера), но и тем, что требуют для своего разложения много кислорода. Если бытовые сточные воды поступают в водоем в очень больших количествах, то содержание растворимого кислорода может понизиться ниже уровня, необходимого для жизни морских и пресноводных организмов.

Подобные документы

Одни из наиболее распространенных загрязнителей, поступающих в поверхностные воды со стоками предприятий. Процесс самоочищения водоемов от фенола. Содержание фенолов в сточных водах промышленных предприятий. Концентрация фенолов в водах.

реферат [17,9 K], добавлен 25.10.2006

Источники загрязнение атмосферы. Основные вредные примеси пирогенного происхождения. Воздействие фотохимического тумана на организм человека. Органические, неорганические химические загрязнители пресных и морских вод. Проблема загрязнения мирового океана.

презентация [817,9 K], добавлен 17.11.2011

Промышленные и химические загрязнения океана, пути поступления в него нефти и нефтепродуктов. Основные неорганические (минеральные) загрязнители пресных и морских вод. Сброс отходов в море с целью захоронения. Самоочищение морей и океанов, их охрана.

реферат [64,0 K], добавлен 28.10.2014

Химическое загрязнение атмосферы. Основные загрязняющие вещества. Фотохимический туман. Контроль за выбросами. Химическое загрязнение природных вод. Неорганическое загрязнение. Органическое загрязнение. Загрязнение Мирового океана. Нефть, нефтепродукты.

реферат [17,9 K], добавлен 14.07.2008

Особенности загрязнения окружающей водной среды железнодорожным транспортом. Классификация основных загрязнителей гидросферы. Физические, биологические, механические и химические методы очистки сточных вод. Описание и функциональность очистных сооружений.

* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.

Московский Государственный институт
электронной техники (технический университет)

Химическое загрязнение водной среды.

Исполнитель: студентка ВЭУ-54
Казакевич В.В.

Проверила: Суханова Л.С.

Москва 2004

Вода составляет большую часть массы живых организмов. Так, в теле человека на долю воды приходится 2/3 массы, а в медузе ее содержание превышает 99%. Для большинства организмов потеря 1/20 части воды оказывается смертельной.

Десятки видов молекул и ионов, растворенных в природной воду, превращают ее в чудо природы, в колыбель жизни и связующее звено между неорганической материей и живым веществом.

Одна из главных опасностей для здоровья океана – нефть. Ежегодно из скважин, пробуренных на шельфе, выкачивают около 700 млн. тонн нефти; это 30% ее мировой добычи. И как бы аккуратно ни старались работать нефтяники, полностью избежать разливов и утечек не удается.

Сотни миллионов тонн нефти ежегодно перевозят танкеры. В результате аварий в мире ежегодно происходит до 15 крупных разливов нефти и до 1000 второстепенных утечек.

Огромное количество нефти выносят в океан реки из нефтедобывающих районов и промышленных центров. Особенно сильно загрязнены устья рек. Например, на дне Обской губы (Обь протекает через главные месторождения Западной Сибири) осевшая нефть составляет 10% донных осадков (ила и песка).

Еще один мощный источник загрязнения Мирового океана – перенос воздушными потоками микроскопических капель бензина, керосина и других легких фракций нефти. Даже если суда не перевозят нефть, все равно ежегодно в морские воды попадает от 3-3 до 10 млн. тонн нефтяных углеводородов, это составляет 0,3-1% ежегодной мировой добычи нефти.

Для водных организмов нефть смертельно опасна даже в минимальных количествах. Осевшие на дно тяжелые фракции (наподобие битума, мазута) губят бентосные сообщества, а местами, например в акваториях крупных портов, они образуют на дне сплошную корку, напоминающую асфальт. Жизнь в таких условиях невозможна. Еще страшнее нефтяная пленка на поверхности воды. Только одна тонна разлившейся нефти может покрыть 12 квадратных км акватории, преградив атмосферному кислороду доступ в верхние слои океана. Тогда начнет задыхаться и гибнуть планктон и молодь рыб. Взрослые рыбы, если и переживут отравление растворенной нефтью, задохнутся или будут вынуждены спасаться из района катастрофы. Большую опасность нефтяные пленки представляют и для морских птиц. Нефть уничтожает тонкую жировую пленку на перьях птиц. Вода легко пропитывает оперение, птицы замерзают и гибнут. Даже незначительного количества нефти, попавшего на скорлупу яиц, достаточно для гибели зародыша или рождения птиц.

Однако нефть не самая большая угроза здоровью океана. Куда страшнее синтетические ксенобиотики – высокомолекулярные органические вещества, такие, как хлорированные углеводороды. Многолетнее использование хлороорганических соединений во многих странах мира привело к практически повсеместному их распространению и накоплению в природных экосистемах.

Большинство хлорорганических соединений до сих пор используются в качестве пестицидов: гексахлорбензолы, гексахлорциклогексаны, ДДТ и его производные, а также альдрин, дильдрин, гектахлор и др. Хотя применяются эти вещества на суше, но ветры и реки быстро переносят их в океан. Помимо прямого действия на организм (снижение жизнестойкости, способности к размножению и т.д.) ксенобиотики вызывают изменения в наследственном аппарате, предвидеть которые весьма сложно. Однако особенно опасно то, что хлорорганические соединения почти не разлагаются и накапливаются в организмах, занимающих верхние уровни пищевой цепи (хищные рыбы, морские млекопитающие, рыбоядные птицы). Концентрация пестицидов в организмах морских животных в десятки и сотни тысяч раз превышает содержание этих веществ в морской воде. Часто это становится причиной их гибели.

Хлорированные углеводороды – вещества, используемые в промышленности как изолирующие материалы, растворители и так далее, а так же пестициды. Сейчас широко известны такие супертоксиканты, как диоксины, бифенилы и фураны. Некоторые из них не имеют промышленного значения, а являются примесями к другим химическим веществам, отходами производства, химической, целлюлозно-бумажной и металлургической промышленности, или возникают при сжигании бытового мусора, содержащего пластмассы и поливинилхлориды.

Ведущее место среди супертоксикантов синтетического происхождения занимают диоксины и диоксиноподобные вещества. Эти кислородосодержащие органические соединения являются канцерогенами, то есть вызывают онкологические заболевания. Установлено повсеместное загрязнение окружающей среды веществами типа диоксинов. Причём чем выше уровень индустриализации, тем более ярко это загрязнение проявляется. Человек получает диоксины в основном с пищей. У жителей всех развитых стран в той или иной степени они обнаруживаются в жировых тканях и печени. Диоксины содержатся даже в грудном молоке у кормящих матерей.

Также хлорорганические соединения попадают в организм человека из водопроводной воды, являясь продуктами избыточного хлорирования в процессе её очистки на водопроводных станциях. Хлорорганические соединения могут проникать в организм человека и через кожу, поражая центральную нервную систему, а вдыхание их паров приводит к раздражению слизистых оболочек, воспалению лёгких, помутнению роговицы глаза.

Смыв с сельскохозяйственных полей азотных удобрений значительно повышает содержание в воде относительно безвредных нитратов, которые, однако, могут превращаться в нитриты. А вот они действительно опасны: попав в кровь, нитриты соединяются с гемоглобином и тем самым резко уменьшают способность крови выполнять свою главную функцию – снабжать органы и ткани кислородом.

К числу опасных для жизни загрязнителей относятся и тяжелые металлы (прежде всего свинец, ртуть и кадмий). Они поступают в Мировой океан со сточными водами промышленных предприятий, выносятся с суши реками и особенно ветрами.

Среди японских рыбаков, живущих на побережье обширного, глубоко вдающегося в сушу залива Минамата, в 1953 году всё чаще стали появляться больные с поражением центральной нервной системы: у человека сужалось поле зрения, руки и ноги немели, походка становилась шаткой, речь невнятной. При тяжёлом течении болезни человек полностью терял зрение и умирал. Число больных выросло до нескольких тысяч, более ста из них умерли.

С 20-х годов ХХ столетия в деревнях, расположенных в бассейне реки Дзинцу, возникла странная болезнь, при которой у людей деформировались кости, и больные умирали с жалобами на сильные боли во всём теле. В 1968 году 29 больных обратились в суд с иском к компании, имевшей шахту в верховьях реки, заявив, что источником заболевания является кадмий, содержащийся в неочищенных сбросовых водах шахты.

Действительно, кадмий весьма токсичен. Он поступает с промышленными отходами в реки, затем в моря, а там аккумулируется в тканях моллюсков, рыб и других обитателей вод. С морепродуктами кадмий проникает в человеческий организм и накапливается в почках, печени, лёгких, поджелудочной железе. Случаи массовых отравлений кадмием были отмечены в Англии, США и других странах.

Для людей, находящихся в зоне выбросов металлургических комбинатов особенно опасен свинец. Он проникает в организм через желудочно-кишечный тракт или лёгкие, попадает в кровь и разносится её по всему телу, накапливаясь в костях, мышцах, печени, почках, сердце, лимфатических узлах. Свинцовое отравление даже на ранних стадиях влияет на головной мозг, в результате чего у детей снижается интеллект, нарушается координация движений, ухудшается слух и память.

По официальным данным почти у двух миллионов детей в городах России могут возникнуть проблемы с поведением и обучением, обусловленные воздействием свинца. Почти 400 тысяч детей нуждаются в лечении, а здоровье около 10 тысяч детей находится в опасности. Примерно 500 детям с очень высоким уровнем свинца в крови требуется неотложная медицинская помощь.

Болезни, вызванные накоплением в организме вредных веществ, получили название экологических заболеваний. Такова тяжёлая аллергия у детей, которую вызывают атмосферные выбросы предприятий по производству белково-витаминных концентратов (БВК). Впервые с этой болезнью столкнулись в городе Кириши Ленинградской области, и поэтому её назвали киришским синдромом. После Киришей был Ангарск и другие города, в которых есть предприятия по производству БВК.

В тех городах России, где наблюдается сильное загрязнение атмосферного воздуха сероводородом, углеводородом, аммиаком, сернисто-фтористыми газами, очевидно отставание детей в физическом и нервно-психологическом развитии, отмечается высокая хроническая заболеваемость. И это, увы, далеко не полный перечень экологических заболеваний.

В процессе производства часть воды испаряется, а оставшаяся, насыщенная разнообразными загрязняющими веществами, вновь попадает в реки, озёра, подземные воды и моря. Объём этой воды составляет около 800 куб. км в год. Если её не очищать, то всех рек мира, а их годовой суммарный сток – около 40 000 куб. км, не хватит, чтобы восстановить загрязнённые воды до качества, близкого к естественному, так как их потребуется разбавлять в тысячи раз. Поэтому отработанные воды предприятий подвергаются очистке; при этом нередко очищенную воду снова используют в производственном цикле. Такая система называется водооборотной. Поскольку часть воды всё же теряется, то в оборотную воду добавляют немного свежей.

Однако даже лучшие очистные сооружения не дают 100% результата. Обычно удаляется лишь порядка 80-85% загрязняющих веществ. В России такую воду называют нормативно очищенной, но её необходимо разбавлять в 5-10 раз, чтобы она приблизилась в естественной норме.

Промышленное загрязнение природных вод идёт тремя путями. Во-первых, загрязнённые сточные воды по канализационным трубам сбрасываются в водные объекты. Во-вторых – через атмосферу: все попавшие в неё загрязняющие вещества со снегом, дождём или в виде пыли в конце концов оказываются на поверхности Земли, а затем смываются в водоёмы. Наконец, вывоз на свалки твёрдых промышленных отходов. Ведь вода – универсальный растворитель, поэтому со свалок постоянно идёт поток растворов. В то же время в сельском хозяйстве от 30 до 50% минеральных удобрения и синтетических ядохимикатов смывается с полей дождями и талыми водами.

Таким образом, природные воды являются тем конечным пунктом, куда попадают все загрязнения из атмосферы и почвы.

К химическому загрязнению океана отходами промышленности добавляются и бытовые сточные воды городов, поселков, пассажирских судов. Например, их сброс в мелководное Северное море уже грозит гибелью морской фауне. Даже мусор, выбрасываемый пассажирами круизных лайнеров, может обернуться трагедией для морских обитателей. Массовая гибель морских черепах в морях Атлантического океана была вызвана тем, что животные заглатывали десятки и сотни выброшенных в воду полиэтиленовых пакетов, принимая их за съедобных медуз.

Ядовитые загрязняющие вещества, воздействующие на организм, приводят к изменению химического состава клетки, процессов дыхания, роста и размножения, к возникновению мутаций, развитию онкологических заболеваний, нарушению движения и ориентации в пространстве, изменению поведения. Зачастую, даже трудно определить, какое именно воздействие привело к катастрофе. А ведь гибель одного-двух видов организмов может привести к распаду пищевых цепей, а, следовательно, к разрушению всей морской экосистемы.

ХХ век создал еще одну проблему: захоронение на морском дне радиоактивных отходов. Только за 10 лет, с 1967 по 1976 г., в водах Мирового океана было захоронено около 46 тысяч тонн радиоактивных отходов. Море похоронило в своих глубинах упавшие атомные бомбы, самолеты и подводные лодки с ядерным оружием. Что произойдет, когда морская вода разъест стальные корпуса, и радиоактивные элементы будут разнесены морскими течениями?

Список использованной литературы

Читайте также: