СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. 
Загрязнение
природных вод: сущность процесса и его источники

2. 
Комплексный подход
к решению проблемы загрязнения природных вод: защита и профилактика

Заключение

Список использованных
источников

ВВЕДЕНИЕ

Загрязнение
поверхностных вод началось в центральной России еще в XVI в., когда начали
удобрять поля навозом. С тех пор в центральных районах страны основным
загрязнителем вод было сельское хозяйство. В более северных районах большую
роль играл сплав леса, особенно молевой, при котором бревна тонули и гнили в
воде. С развитием промышленности и ростом городов стала расти роль коммунальных
и промышленных загрязнений.

Резкое
усиление загрязнений произошло в ХХ в. Особая опасность связана с совпадением
периода роста сбросов загрязненных сточных вод и многовековой тенденции нарастания
сухости климата, снижения водности водоемов. В этих условиях растут
концентрации поллютантов в растворах и, следовательно, степень их вредного
воздействия на природные системы и здоровье человека.

К началу 90-х
гг. в России создалась довольно сложная ситуация. Качество вод большинства
поверхностных водоемов страны не отвечало установленным нормативам. Главными
загрязняющими поверхностные воды веществами являются нефтепродукты, фенолы,
легкоокисляемые органические вещества, соединения меди и цинка, аммонийный и
нитратный азот.

Цель работы
заключается в рассмотрении естественных и искусственных источников загрязнения
природных вод. Особое внимание планируется уделить изучению воздействия
промышленности и сельского хозяйства на процесс загрязнения природных вод.

Работа
состоит из введения, двух глав, заключения и списка использованных источников.

1. Загрязнение природных
вод: сущность процесса и его источники

Различают природное и антропогенное загрязнения.
Природное загрязнение возникает в результате естественных причин — извержения
вулканов, землетрясений, катастрофических наводнений и пожаров. Природное
(естественное) загрязнение — загрязнение среды, источником которого
являются природные процессы и явления, напрямую не обусловленные деятельностью
человека: извержения вулканов, пыльные бури, наводнения, стихийные пожары и
т.п.

Антропогенное
(искусственное) загрязнение — результат деятельности человека. В настоящее время общая мощность
источников антропогенного загрязнения во многих случаях превосходит мощность
естественных.

Загрязнение
воды — изменения
химического и физического состояния или биологических характеристик воды,
ограничивающие дальнейшее ее употребление. При всех типах водопользования
меняются либо физическое состояние (например, при нагревании), либо химический
состав воды — при поступлении загрязняющих веществ, которые делятся на две
основные группы: со временем изменяющиеся в водной среде и остающиеся в ней
неизменными. К первой группе относятся органические компоненты бытовых стоков и
большая часть промышленных, например отходы целлюлозно-бумажных предприятий.
Вторую группу составляют многие неорганические соли, например сульфат натрия,
который используется как краситель в текстильной промышленности, и неактивные
органические вещества типа пестицидов.

Загрязнение
природных вод – это
снижение их биосферных функций и экономического значения в результате
поступления в них вредных веществ.

Загрязнение водоемов
происходит как естественным, так и искусственным путем. Загрязнения поступают с
дождевыми водами, смываются с берегов, а также образуются в процессе развития и
отмирания животных и растительных организмов, находящихся в водоеме.

Естественное загрязнение природных вод
возникает в результате природных процессов, без какого либо участия или влияния
человека.

Однако
гораздо больший урон гидросфере наносит антропогенное загрязнение природных
вод.

Искусственное
(антропогенное) загрязнение водоемов является, главным образом, результатом спуска в них сточных
вод от промышленных предприятий и населенных пунктов. Поступающие в водоем
загрязнения в зависимости от их объема и состава могут оказывать на него
различное влияние:

1) изменяются физические
свойства воды (изменяется прозрачность и окраска, появляются запахи и
привкусы);

2) появляются плавающие вещества
на поверхности водоема и образуются отложения (осадок на дне);

3) изменяется химический
состав воды (изменяется реакция, содержание органических и неорганических
веществ, появляются вредные вещества и т. п.);

4) уменьшается в воде
содержание растворенного кисдорода вследствие его потребления на окисление
поступивших органических веществ;

5) изменяются число и
виды бактерий (появляются болезнетворные), вносимых в водоем вместе со сточными
водами. Загрязненные водоемы становятся непригодными для питьевого, а иногда и
для технического водоснабжения; в них погибает рыба.

В первом десятилетии XXI века антропогенное загрязнение природных
вод стало носить глобальный характер и существенно сократило доступные
эксплуатационные ресурсы пресной воды на Земле.

Человечество потребляет
на свои нужды огромное количество пресной воды. Основными ее потребителями
являются промышленность и сельское хозяйство. Наиболее водоемкие отрасли
промышленности — горнодобывающая, сталелитейная, химическая, нефтехимическая,
целлюлозно-бумажная и пищевая. На них уходит до 70 % всей воды, затрачиваемой в
промышленности.

Одним из
основных загрязнителей воды является нефть и нефтепродукты. Нефть может
попадать в воду в результате естественных ее выходов в районах залегания. Но
основные источники загрязнения связаны с человеческой деятельностью:
нефтедобычей, транспортировкой, переработкой и использованием нефти в качестве
топлива и промышленного сырья.

Среди
продуктов промышленного производства особое место по своему отрицательному воздействию
на водную среду и живые организмы занимают токсичные синтетические вещества.
Они находят все более широкое применение в промышленности, на транспорте, в
коммунально-бытовом хозяйстве. Концентрация этих соединений в сточных водах,
как правило, составляет 5-15мг/л при ПДК — 0,1 мг/л. Эти вещества могут
образовывать в водоёмах слой пены, особенно хорошо заметный на порогах,
перекатах, шлюзах. Способность к пенообразованию у этих веществ появляется уже
при концентрации 1-2 мг/л.

Из других
загрязнителей необходимо назвать металлы (например, ртуть, свинец, цинк, медь,
хром, олово, марганец), радиоактивные элементы, ядохимикаты, поступающие с
сельскохозяйственных полей, и стоки животноводческих ферм. Небольшую опасность
для водной среды из металлов представляют ртуть, свинец и их соединения.

Табл. 1. Основные загрязнители водных экосистем в различных отраслях
промышленности

Отрасль промышленности	Основные виды загрязняющих веществ
Нефтегазодобыча, нефтепереработка	Нефтепродукты, синтетические поверхностно-активные вещества, фенолы, аммонийные соли, сульфиды
Лесная промышленность, целлюлозно-бумажная промышленность	Сульфаты, органические вещества, лигнины, смолистые и жирные вещества
Машиностроение, металлообработка, металлургия	Тяжелые металлы, фториды, цианиды, аммонийные соединения, нефтепродукты, фенолы, смолы
Химическая промышленность	Фенолы, нефтепродукты, синтетические поверхностно-активные вещества, ароматические углеводороды, неорганика
Горнодобывающая и угольная промышленность	Флотореагенты, неорганика, фенолы
Легкая, текстильная и пищевая промышленность	Синтетические поверхностно-активные вещества, нефтепродукты, органические красители, другие органические вещества

Значительное
количество таких опасных загрязняющих веществ, как пестициды, аммонийный и
нитратный азот, фосфор, калий и др., смывается с сельскохозяйственных
территорий. В основном они попадают в водоемы и водостоки без какой-либо
очистки, а поэтому содержат высокую концентрацию органических веществ,
биогенных элементов и других загрязнителей.

Главный же
потребитель пресной воды — сельское хозяйство: на его нужды уходит 60-80 % всей
пресной воды. Причём велик ее безвозвратный расход (особенно на орошение).

Расширенное
производство (без очистных сооружений) и применение ядохимикатов на полях
приводят к сильному загрязнению водоемов вредными соединениями. Загрязнение
водной среды происходит в результате прямого внесения ядохимикатов при
обработке водоемов для борьбы с вредителями, поступления в водоемы воды,
стекающей с поверхности обработанных сельскохозяйственных угодий, при сбросе в
водоемы отходов предприятий — производителей, а также в результате потерь при
транспортировке, хранении и частично с атмосферными осадками.

Наряду с
ядохимикатами сельскохозяйственные стоки содержат значительное количество
остатков удобрений (азота, фосфора, калия), вносимых на поля. Кроме того,
большие количества органических соединений азота и фосфора попадают со стоками
от животноводческих ферм, а также с канализационными стоками. Повышение
концентрации питательных веществ в почве приводит к нарушению биологического
равновесия в водоеме.

Вначале в
таком водоеме резко увеличивается количество микроскопических водорослей. С
увеличением кормовой базы возрастает количество ракообразных, рыб и других
водных организмов. Затем происходит отмирание огромного количества организмов.
Оно приводит к расходованию всех запасов кислорода, содержащегося в воде, и
накоплению сероводорода. Обстановка в водоеме меняется настолько, что он
становится непригодным для существования любых форм организмов. Водоем
постепенно «умирает».

Загрязняющие вещества
могут проникать и в подземные воды: при просачивании промышленных и сельскохозяйственных
стоков из хранилищ, прудов-накопителей, отстойников и др. Загрязнения подземных
вод не ограничиваются территориями промышленных предприятий, хранилищ отходов и
пр., а распространяются вниз по течению потока на расстояния до 20 — 30 км и более от источника
загрязнения. Всё это создает реальную угрозу для питьевого водоснабжения в этих
районах.

Более того, загрязнение
подземных вод негативно сказывается и на экологическом состоянии поверхностных
вод, почв и других компонентов природной среды. В частности, загрязняющие
вещества, содержащиеся в подземных водах, могут выноситься потоком в поверхностные
водоемы и загрязнять их.

2. Комплексный подход к решению
проблемы загрязнения природных вод: защита и профилактика

В практике
санитарной охраны водоемов пользуются гигиеническими нормативами — предельно
допустимыми концентрациями (ПДК) веществ, влияющих на качество воды.

За ПДК
принимают ту максимальную концентрацию вещества, при которой не нарушаются (не
ухудшаются) процессы минерализации органических веществ, органолепгические
свойства воды и промысловых организмов (рыб, раков, моллюсков) и не допускаются
токсичные свойства веществ, которые могут вызвать нарушения в жизнедеятельности
(выживаемость, рост, размножение, плодовитость, качество потомства) основных
групп водных организмов (растений, беспозвоночных животных, рыб), играющих
важнейшую роль в формировании качества воды, создании и трансформации
органического вещества.

Следует признать, что современные методы очистки вод, механической и биологической, далеки от совершенства. Даже после биологической очистки в сточных водах остается 10 процентов органических и 60—90 процентов неорганических веществ, в том числе до 60 процентов азота, 70 —фосфора, 80 — калия и почти 100 процентов солей ядовитых тяжелых металлов.Наиболее сложной проблемой является защита поверхностных вод от загрязнения. Главным загрязнителем поверхностных вод служат бытовые и промышленные сточные воды, поэтому наиболее актуальной с экологической точки зрения является разработка и внедрение эффективных методов очистки сточных вод.Самым действенным способом защиты поверхностных вод от загрязнения их сточными водами может служить разработка и внедрение безводной или безотходной технологии производства, в частности, создание оборотного водоснабжения. При организации системы оборотного водоснабжения в нее включают ряд очистных сооружений и установок, что позволяет создать замкнутый цикл использования производственных и бытовых сточных вод, полностью исключающий их попадание в поверхностные водоемы.Ввиду многообразия состава сточных вод применяют различные способы их очистки: механический, физико-химический, химический, биологический и др. В процессе очистки предусматривают обработку осадка и обеззараживание сточных вод перед сбросом их в водоем. При механической очистке из производственных сточных вод путем процеживания, отстаивания и фильтрования удаляется до 90% нерастворимых механических примесей различной степени дисперсности, а из бытовых сточных вод — до 60%. Для этих целей применяют решетки, песколовки, песчаные фильтры, отстойники. Вещества, образующие пленку на поверхности воды (нефть, масла, смолы, полимеры и др.), задерживают специальными нефте- и маслоловушками, либо выжигают.В случае физико-химической очистки используются:

— коагуляция — введение в сточные воды коагулянтов
(солей аммония, железа, меди и др.) для образования хлопьевидных осадков,
которые затем легко удаляются;

— сорбция — способность некоторых веществ
(глины, активированный уголь, силикагель, торф и др.) поглощать загрязнение;

— флотация — пропускание через сточные воды
воздуха. Газовые пузырьки при движении вверх захватывают поверхностно-активные
вещества, нефть, масла, другие загрязнения и образуют на поверхности воды легко
удаляемый слой пены.

После биологической
очистки и отстаивания сточные воды обеззараживают (дезинфицируют) с помощью
соединений хлора или других сильных окислителей. При хлорировании уничтожаются
патогенные бактерии, вирусы и другие болезнетворные организмы. После этого
сточные воды можно использовать в оборотном водоснабжении либо сбрасывать в
поверхностные водоемы.

В последние годы
разрабатываются новые методы, способствующие экологизации процессов очистки
сточных вод. К таким методам относятся:

— электрохимические методы, основанные
на процессах анодного окисления и катодного восстановления (электролиз);

— мембранные процессы очистки;

— магнитная обработка, позволяющая
улучшить флотацию взвешенных частиц;

— радиационная очистка воды;

— озонирование;

— внедрение новых селективных типов
сорбентов для избирательного выделения полезных компонентов из сточных вод с
целью их вторичного использования.

Значительную роль в
загрязнении водных объектов играют пестициды и удобрения, смываемые поверхностным
стоком с сельскохозяйственных угодий. Для предотвращения попадания загрязняющих
стоков в водоемы необходим комплекс мероприятий, включающих соблюдение норм и
сроков внесения удобрений и ядохимикатов, очаговую обработку пестицидами вместо
сплошной, замену ядохимикатов биологическими способами защиты растений и т.д.

Сложную задачу
представляет утилизация стоков животноводческих комплексов, губительно
действующих на водные экосистемы. В настоящее время наиболее экономичной
признана технология, согласно которой стоки разделяют с помощью
центрифугирования на твердую и жидкую фракции. При этом твердая фракция
превращается в компост и вывозится на поля. Жидкая часть (навозная жижа)
проходит через химический реактор и превращается в гумус. При разложении
органики выделяются метан, двуокись углерода и сероводород. Энергию этого
биогаза можно использовать для производства тепла.

Одним из перспективных
способов уменьшения загрязнения поверхностных вод является закачка сточных вод
в глубокие водоносные горизонты через систему поглощающих скважин (подземное
захоронение). При этом способе отпадает необходимость в дорогостоящей очистке
сточных вод и строительстве очистных сооружений. Однако данный метод
целесообразен для изоляции лишь небольших количеств высокотоксичных сточных
вод, так как очень непросто оценить возможные экологические последствия
обширного загрязнения изолированных глубокозалегающих горизонтов подземных вод.
В частности, при этом способе технически очень сложно полностью исключить
возможность проникновения загрязненных вод из подземных водоносных горизонтов
на поверхность земли или в другие водоносные горизонты через затрубные
пространства скважин.

Основными мерами борьбы с
загрязнением подземных вод являются профилактические. С этой целью совершенствуются
методы очистки сточных вод, внедряются производства с бессточной технологией,
тщательно изолируются резервуары промышленных стоков, регламентируется
использование пестицидов и удобрений в сельском хозяйстве и т.д.

Важнейшей мерой
предупреждения загрязнения подземных вод в районах водозаборов является
устройство вокруг них санитарно-защитных зон, состоящих из трех поясов. На
территории поясов запрещается размещение любых объектов, способных вызвать
химическое или бактериальное загрязнения, запрещается использование минеральных
удобрений и пестицидов, промышленная вырубка леса.

Значительную роль в деле
охраны поверхностных вод от загрязнения и засорения играют агролесомелиорация и
гидротехнические мероприятия. С их помощью можно предотвращать заиление и
зарастание озер, водохранилищ и малых рек, а также эрозию, образование
оползней, обрушение берегов и т.д.

Однако с учетом
неразрывной связи всех природных и антропогенных экосистем необходимо иметь в
виду, что невозможно обеспечить чистоту поверхностных водоемов и водотоков без
защиты от загрязнений атмосферы, почв, подземных вод и т.д.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

XXI век характеризуется интенсивным
развитием промышленности и сельскохозяйственного производства, и как следствие
этого — сильным загрязнением гидросферы (рек, озёр, морей и океана в целом). Природные
воды загрязняются сточными водами различных предприятий и бытовой сферы.

Часто
складывается парадоксальная картина — в Ростовской и Воронежской областях
наблюдается спад производства, но загрязнения за пять лет в первой выросло на
треть, а во второй — на две трети. Этому есть две причины. Во-первых, выросла
“грязность производства”. Оборудование устарело и не ремонтируется вовремя,
сырье используется подешевле, поэтому часто оно содержит повышенные содержания вредных
веществ, системы водоочистки находятся тоже в кризисе — те же проблемы с
оборудованием, закупкой необходимых реактивов для очистки и т.д., и т.п.
Особенно грязно производство в Санкт-Петербурге, в Иркутской области и,
главное, в вододефицитных Краснодарском крае и Дагестане. Ситуация на Таймыре
определяется низким уровнем производства. Во-вторых, в городах возникла масса
мелких, часто “теневых” производств, часто дающих достаточно обильные вредные
сбросы (кожевенное и т.п.). Работая полукустарно, они сбрасывают воду обычно
либо в городскую канализацию, либо прямо в водоемы. Но городская канализация не
приспособлена для очистки таких вод, что в свою очередь ведет к ухудшению
работы ее систем очистки.

Загрязнение вод
проявляется в изменении их физических и органолептических свойств (нарушение
прозрачности, окраски, запаха, вкуса), увеличении содержания солей (сульфатов,
хлоридов, нитратов и др.), токсичных тяжелых металлов, сокращении содержания
растворенного в воде кислорода, увеличении содержания радионуклидов, болезнетворных
бактерий и других загрязнителей.

Россия обладает одним из
самых высоких водных потенциалов в мире: на каждого жителя России приходится
свыше 30 000 м³ воды в год. Однако в настоящее время из-за
загрязнения около 70% рек и озер России утратили свои качества источников
питьевого водоснабжения, в результате около половины населения потребляют
недоброкачественную воду.

Частично нарушено даже
исторически сложившееся равновесие в водной среде Байкала — уникального озера на нашей планете,
которое могло бы обеспечивать чистой водой все человечество в течение почти 50
лет. По современным оценкам, загрязнено более 100 км³ байкальской
воды. На акваторию озера поступают нефтепродукты, нитраты, хлориды и другие
загрязнители. Только размеры озера, огромный объем водной массы, а также
способность биотического сообщества Байкала поддерживать процессы самоочищения
пока спасают экосистему озера от деградации.

По мере
стабилизации в экономике изменения в состоянии природных вод будут
неоднозначны. Укрепление государственного контроля и упрочнение финансового
положения городов, а также выход части наших компаний на уровень с крупными
транснациональными компаниями будет способствовать улучшению ситуации.
Стабилизация в сельском хозяйстве, золотодобыче и т.п. приведет к росту
загрязнения поверхностных водоемов страны.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. 
Голицын А.Н. Промышленная экология и
мониторинг загрязнения природной среды: Учебник. Издательство: ОНИКС, 2010 г. —
335 с.

2. 
Еремин В.Г.,
Сафонов В.Г. Экологические основы природопользования. М. 2002 г. – 220 с.

3.  Снакин, В.В. Экология и охрана природы: Словарь-справочник. / Под ред. акад. А.Л. Яншина. – М.: Academia, 2000. – 384с.4.  Жуков А. И., Монгайт И. Л., Родзиллер И. Д. Методы очисткипроизводственных сточных вод М.: Стройиздат. 1991. – 204 с.5.  Повякало А. Д., Шангарев И. Р. Экологические проблемы современности –М.: Квота, 2001. – 228 с.6.  Учебник для вузов: «ЭКОЛОГИЯ» / Н.И.Николайкин, Н.Е.Николайкина, О.П.Мелехова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Дрофа, 2003. – 624 с.