Охрана водных ресурсов заключается в запрещении сброса в водоемы и водотоки неочищенных вод, создании водоохранных зон, содействии процессам самоочищения в водных объектах, сохранении и улучшении условий формирования поверхностного и подземного стока на водосборах.

Несколько десятилетий назад реки, благодаря самоочищающей функции, справлялись с очищением вод. Теперь же в наиболее обжитых районах страны в результате строительства новых городов и промышленных предприятий створы водопользования расположены столь плотно, что нередко места сброса сточных вод и водозаборы находятся практически рядом. Поэтому разработке и внедрению эффективных методов очистки и доочистки сточных вод, очистки и обезвреживания водопроводной воды уделяется все больше внимания. На некоторых предприятиях операции, связанные с водным хозяйством, играют все большую роль. Особенно высоки затраты на водоснабжение, очистку и отведение стоков в целлюлозно-бумажной, горнодобывающей и нефтехимической промышленности.

Последовательная очистка сточных вод на современных предприятиях предполагает проведение первичной, механической очистки (удаляются легко осаждающиеся и всплывающие вещества) и вторичной, биологической (удаляются биологически разрушающиеся органические вещества). При этом осуществляются коагуляция - для осаждения взвешенных и коллоидных веществ, а также фосфора, адсорбция - с целью удаления растворенных органических веществ и электролиз - для снижения содержания растворенных веществ органического и минерального происхождения. Обеззараживание сточных вод проводится посредством их хлорирования и озонирования. Важный элемент технологического процесса очистки - удаление и обеззараживание образующегося осадка. В некоторых случаях заключительной операцией является дистилляция воды.

Наиболее совершенные современные очистные сооружения обеспечивают освобождение сточных вод от органических загрязнений только на 85-90% и лишь в отдельных случаях - на 95%. Поэтому и после очистки необходимо 6-12-кратное, а часто и большее разбавление их чистой водой для сохранения нормальной жизнедеятельности водных экосистем. Дело в том, что естественная самоочищающая способность водоемов и водотоков очень незначительна. Самоочищение наступает только в том случае, если сбрасываемые воды прошли полную очистку, а в водном объекте они были разбавлены водой в соотношении 1:12-15. Если же в водоемы и водотоки сточные воды поступают в большом объеме, а тем более и неочищенными, постепенно теряется устойчивое природное равновесие водных экосистем, нарушается их нормальное функционирование.

В последнее время разрабатываются и внедряются все более эффективные методы очистки и доочистки сточных вод после их биологической очистки с применением новейших способов обработки стоков: радиационных, электрохимических, сорбционных, магнитных и др. Совершенствование технологии очистки сточных вод, дальнейшее повышение степени очистки - важнейшие задачи в области охраны вод от загрязнения.

Значительно шире следует применять доочистку очищенных сточных вод на земледельческих полях орошения (ЗПО). При доочистке сточных вод на ЗПО не затрачиваются средства на их индустриальную доочистку, создается возможность получать дополнительную сельскохозяйственную продукцию, значительно экономится вода, так как уменьшается забор свежей воды для орошения и отпадает необходимость в расходовании воды для разбавления сточных вод. При использовании на ЗПО городских сточных вод содержащиеся в них питательные вещества и микроэлементы усваиваются растениями быстрее и полнее, чем искусственные минеральные удобрения.

К числу важных задач относится также предотвращение загрязнения водоемов пестицидами и ядохимикатами. Для этого требуется ускорить проведение противоэрозионных мероприятий, создать пестициды, которые разлагались бы в течение 1-3 недель без сохранения ядовитых остатков в культуре. До решения же этих вопросов необходимо ограничить сельскохозяйственное использование прибрежных зон вдоль водотоков или не применять в них пестициды. Большего внимания требует и создание водоохранных зон.

В защите водных источников от загрязнения важное значение имеет введение платы за сброс сточных вод, создание комплексных районных схем водопотребления, водоотведения и очистки сточных вод, автоматизация контроля за качеством воды в водоисточниках. Следует отметить, что комплексные районные схемы позволяют перейти к повторному и многократному использованию воды, эксплуатации общих для района очистных сооружений, а также автоматизировать процессы управления работой водопровода и канализации.

В предотвращении загрязнения природных вод велика роль охраны гидросферы, поскольку приобретенные гидросферой отрицательные свойства не только видоизменяют водную экосистему и угнетающе действуют на ее гидробиологические ресурсы, но и разрушают экосистемы суши, ее биологические системы, а также литосферу.

Необходимо подчеркнуть, что одной из радикальных мер борьбы с загрязнением служит преодоление укоренившейся традиции рассматривать водные объекты в качестве приемников сточных вод. Там, где это возможно, следует исключить в одних и тех же водотоках и водоемах либо забор воды, либо сброс сточных вод.

Водные ресурсы - это пригодные для употребления пресные воды, заключенные в реках, озерах, ледниках, подземных горизонтах. Пары атмосферы, океанические и морские соленые воды в хозяйстве пока не используются и поэтому составляют потенциальные водные ресурсы.

Водные ресурсы планеты Земля обладает колоссальным объемом воды

около 1,5 млрд. куб. км. Однако 98% этого объема составляют соленые воды Мирового океана, и только 28 млн. куб. км - пресные воды.

Водные ресурсы имеют исключительно важное хозяйственное значение. Они считаются неисчерпаемыми, но в своем размещении они испытывают прямое и косвенное воздействие других компонентов природного комплекса, вследствие этого они отличаются большой изменчивостью неравномерностью распределения.

Оценка водных ресурсов дана в водном кадастре - систематизированном своде сведений о водных ресурсах страны. В нем обобщены материалы гидрологических наблюдений и исследований, собраны данные для научных и хозяйственных организаций.

При оценке водных ресурсов важно учесть, как они распределены на территории страны, как они распределены по сезонам года. Существенная особенность водных ресурсов России, затрудняющая их использование, заключается в крайне неравномерном распределении их по территории станы, о чем сказано выше.

С неисчерпаемостью водных ресурсов и особенностями их использования связано их специфическое место в системе экономических отношений. До недавнего времени сравнительное изобилие воды, и возможность в большинстве случаев удовлетворения всех потребностей в ней исключали воду, как и воздух, из системы экономических отношений. Исключение составляли аридные районы, где дефицит воды и необходимость больших материальных и трудовых затрат на организацию водоснабжения издавна делали воду объектом сложных экономических и правовых отношений.

В связи со стремительным ростом водопотребления по мере возникновения дефицита водных ресурсов во все большем числе районов ситуация стала меняться. Возникла необходимость в механизме регулирования использования ограниченных водных ресурсов и распределения их между потребителями - экономическом или административном.

Характерна возможность многоцелевого использования водных ресурсов, осуществляемого многими отраслями, предъявляющими специфические требования к их количеству и качеству. Поскольку в большинстве случаев одни и те же водные источники служат удовлетворению различных потребностей, в бассейнах рек складываются (стихийно или планомерно) определенные водохозяйственные сочетания (комплексы), включающие всех потребителей и пользователей данного бассейна.

Наиболее крупный водопотребитель - орошаемое земледелие. Изымая значительные объемы воды из источников поверхностных или подземных водных ресурсов, оно по существу превращает их в ресурсы сельскохозяйственные, искусственно пополняя недостающий для нормального развития культурных растений расход воды на транспирацию.

Следующий вид водопотребления - это водоснабжение, охватывающий широкую гамму разнообразных способов использования водных ресурсов. Общим свойством для них является высокий удельный вес безвозвратных потерь. Различия определяются спецификой требования отраслей водопотребителей.

Непосредственно с коммунальным и производственным водоснабжением связан сброс канализационных и промышленных стоков. Их объем пропорционален масштабам водопотребления. В зависимости от роли воды в технологическом процессе значительная часть приходится на загрязненные стоки. Это создает все обостряющуюся по мере роста масштабов производства проблему качественного истощения водных ресурсов. В этой проблеме можно различать два аспекта: собственно качественный и количественный. В экономическом аспекте это выражается либо в дополнительных затратах, которые необходимы для обработки воды и доведения ее до нужной кондиции другими потребителями, либо в убытках, следующих из невозможности использовать данный источник водных ресурсов вследствие его загрязнения.

Однако по существу входящих в это понятие конкретных мер оно фактически представляет собой водоснабжение безводных или маловодных территорий. С последним обстоятельством связано выделение обводнения в особую водохозяйственную задачу, относимую обычно к определенной площади, хотя фактически подразумевается обеспечение водой конкретных пунктов - центров водопотребления.

Гидроэнергетика предъявляет свои специфические качественные требования к водным ресурсам. Помимо водности, определяющей суммарную величину энергетического потенциала, большое значение имеет режим водотока - изменение расхода воды во времени.

Специфическая форма энергетического использования - освоение ресурсов подземных термальных вод, служащих в какой-то мере в качестве топлива, но такого, которое должно потребляться немедленно, в месте его извлечения из недр.

Водный транспорт практически не влияет на другие виды использования водных ресурсов (не считая сравнительно слабого и легко устранимого загрязнения и воздействия на берега поднимаемых судами волн).

Рыбное хозяйство использует водные ресурсы как средство существования другого вида естественных ресурсов - биологических. В этом оно сходно с орошаемым земледелием, но в отличие от него не связано с изъятием воды из природных источников.

В качестве одного из видов водопотребления нередко рассматривается обводнение.

Следует отметить использование водных ресурсов для отдыха и лечения. Эта функция приобретает растущее значение, хотя ни ее технические требования, ни экономические основы пока не определены. Как правило, в каждый водохозяйственный комплекс входят разные виды использования и потребления водных ресурсов. Однако сам набор видов использования и их количественное соотношение варьируют в широких пределах. Из этого вытекает большой вариант организации водохозяйственных комплексов. Различия в структуре отдельных вариантов обуславливаются природными особенностями каждого бассейна и структуры хозяйства соответствующего района.

Основной функцией оценки водных ресурсов становится покрытие текущих и даже будущих водохозяйственных затрат. Проблемы учета региональных различий в уровне водообеспеченности, затратах на водоснабжение и эффективности использования водных ресурсов в определенной мере затрагиваются, но это делается лишь попутно без соответствующих расчетов или детального анализа.

Основные меры по охране водных ресурсов. Важнейшая мера по охране водных ресурсов - бережное их расходование. Сейчас при орошении полей около 25% воды теряется на фильтрацию и испарение. Надежная гидроизоляция дна и стенок каналов позволяет снизить непроизводительный расход воды и препятствует засолению почвы в засушливых районах. При использовании дождевальных установок расходуется в 5-6 раз меньше воды, чем при обычном поливе.

Другой способ экономного расходования воды для полива - подведение воды непосредственно к корневой системе плодовых деревьев при помощи капельниц - это позволяет избежать излишнего испарения и строго дозировать поступление воды к растениям.

Наиболее эффективный путь защиты водоемов от загрязнений - это создание безотходного производства, когда отходы одной ступени производственного цикла используются как сырье для другой. Однако в настоящее время не существует универсальной бессточной системы, пригодной для различных отраслей народного хозяйства.

Наибольшее распространение получила очистка сточных вод. Современные методы очистки позволяют удалить различные примеси из сточных вод на 95-96%. Часто этого бывает недостаточно, но для дальнейшей очистки воды необходимо строить более дорогие очистные сооружения, что экономически невыгодно. Так как сточные воды многих предприятий сложно, дорого, а иногда невозможно очистить до такой степени, чтобы они стали безвредными для растений, животных и человека, их очищают частично и используют в замкнутых оборотных системах. За последние годы такие системы внедрены на нескольких нефтехимических, металлургических, целлюлозно-бумажных предприятиях.

Очистка сточных вод. В зависимости от степени и характера загрязнения применяют механические, химические и биологические методы очистки сточных вод. Механическими методами удаляют грубые дисперсные примеси с помощью решеток, сит, фильтров, отстойников, нефтеловушек. Этими методами удаляют нерастворимые примеси из бытовых стоков - до 60%, из промышленных - до 95%.

Химическая очистка - это добавление в сточные воды реагентов, способствующих образованию осадков из коллоидных и некоторых истинных растворов.

Биологическая очистка в естественных условиях происходит на специальных полях орошения или полях фильтрации. Здесь создается сеть магистральных и распределительных каналов и карт (площадок) шириной 20 м и длиной 100-150 м, окруженных земляными валами. Карты периодически заполняют сточными водами. Под воздействием солнечного света, воздуха, микроорганизмов они очищаются и просачиваются в грунт. На поверхности карт образуется перегной. Через несколько лет после прекращения слива сточных вод поля фильтрации используют для выращивания трав, кормовых культур или овощей, которые можно употреблять в пищу после термической обработки.

Биологическая очистка сточных вод в искусственных условиях производится в специальных сооружениях - биофильтрах и аэротенках. Биофильтр представляет собой сооружение из кирпича или бетона, внутреннее его помещение заполнено прочным пористым материалом: шлаком, гравием, щебнем, керамзитом. На эти пористые материалы нанесена пленка микроорганизмов (бактерий, простейших и др.), которые в процессе жизнедеятельности поедают и разлагают органические вещества, очищая от них воду. В биофильтр периодически подаются сточные воды и воздух, идущий на процессы окисления. В аэротенках поступающим воздухом в сточных водах перемешивается активный ил, который состоит из сообществ аэробных микроорганизмов - минерализаторов органического вещества. Во вторичных отстойниках происходит отделение бактериальной пленки от чистой воды. В таких биофильтрах и аэротенках устраняется более 90% загрязнений органическими веществами.

Бытовые сточные воды могут содержать патогенные микроорганизмы, поэтому их обеззараживают жидким хлором или хлорной известью.

Вятский государственный гуманитарный университет

ЮРИДИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Контрольная работа

по предмету: Экология

на тему: Водные ресурсы и их охрана

студентки 3 курса

заочной формы обучения

юридического факультета, группа Ю-2

Мишариной Екатерины Сергеевны

проживающей по адресу: г.Сыктывкар

ул.Магистральная, 35-6

Преподаватель:____________________

Оценка:______

Подпись преподавателя:_____________

Дата проверки « » __________ 200 г.

Введение 3-4

1. Водные ресурсы и их роль в жизни общества 5-6

1.1. Водные ресурсы мира и России 7-8

1.2. Современное состояние качества воды в водных объектах 9-10

2. Охрана вод от загрязнения

2.1. Источники и пути загрязнения вод 11-14

2.2. Самоочищение 15-16

2.3. Охрана водных ресурсов от загрязнения 17-19

Заключение 20

Библиографический список 21

Введение

Вода, у тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха.

Тебя невозможно описать, тобой наслаждаются, не ведая, что ты такое!

Нельзя сказать, что ты необходима для жизни:

ты – сама жизнь.

Ты самое большое богатство на свете.

Антуан де Сент-Экзюпери

Гидросфера – это прерывистая водная оболочка Земли, совокупность морей, океанов, континентальных вод (включая подземные) и ледяных покровов. Моря и океаны занимают около 71% земной поверхности, в них сосредоточено около 96,5% всего объема гидросферы. Суммарная площадь всех внутренних водоемов суши составляет менее 3% ее площади. На долю ледников приходится 1,6% запасов воды в гидросферы, а их площадь составляет около 10% площади континентов.

Важнейшее свойство гидросферы – единство всех видов природных вод (Мирового океана, вод суши, водяного пара в атмосфере, подземных вод), которое осуществляется в процессе круговорота воды в природе. Движущими силами этого глобального процесса служат поступающая на поверхность Земли тепловая энергия Солнца и сила тяжести, обеспечивающие перемещение и возобновление природных вод всех видов.

Испарение с поверхности Мирового океана и с поверхности суши является начальным звеном круговорота воды в природе, обеспечивающим не только возобновление наиболее ценного его компонента – пресных воды суши, но и их высокое качество.

В настоящее время обеспеченность водой в расчете на одного человека в сутки в различных странах мира разная. В ряде стран с развитой экономикой назрела угроза недостатка воды. Дефицит пресной воды на земле растет в геометрической прогрессии. Однако существуют перспективные источники пресной воды – айсберги, рожденные ледниками Антарктиды и Гренландии.

Поэтому актуальность заключается в проблеме загрязнения водных объектов (рек, озер, морей, грунтовых вод и т.д.). Без воды человек не может прожить более трех суток, но даже понимая всю важность роли воды в его жизни, он все равно продолжает жестко эксплуатировать водные объекты, безвозвратно изменяя их естественный режим сбросами и отходами. Ткани живых организмов на 70% состоят из воды, и поэтому В.И. Вернадский определял жизнь как живую воду. Воды на Земле много, но 97% - это солёная вода океанов и морей, и лишь 3% - пресная. Из этих три четверти почти недоступны живым организмам, так как эта вода «законсервирована» в ледниках гор и полярных шапках (ледники Арктики и Антарктики). Это резерв пресной воды. Из воды, доступной живым организмам, основная часть заключена в их тканях.

Целью данной работы является исследование водных ресурсов, выявление и нахождение путей решения проблемы их рационального использования.

1. Водные ресурсы и их роль в жизни общества

Вода - самое распространенное на поверхности Земли химическое соединение и вместе с тем самое удивительное. Она - единственное вещество, встречающееся в природе одновременно во всех трех агрегатных состояниях - твердом, жидком и газообразном. Вода - универсальный растворитель, она растворяет больше солей и других веществ, чем любое другое вещество. Вода имеет очень редкую способность расширяться при замерзании, благодаря чему лед имеет плотность меньше единицы и плавает на воде, остающейся под ним в жидкой фазе, где водные организмы не замерзают. Вода - очень прочное химическое соединение. Вода имеет самое большое из всех жидкостей поверхностное натяжение, что обусловливает ее высокую капиллярность. Газообразная вода - водяной пар легче воздуха, благодаря чему возможно образование облаков, перенос воды в атмосфере и выпадение осадков.

Значение воды для мира велико. Вода обеспечивает существование живых организмов на Земле и развитие процессов их жизнедеятельности. Она входит в состав клеток и тканей любого животного и растения. В среднем вода составляет около 90 % массы всех растений и 75% массы животных. Сложные реакции в животных и растительных организмах могут протекать только при наличии водной среды. Тело взрослого человека содержит примерно 60-80 % воды. Физиологическую потребность человека в воде можно удовлетворить только водой и ничем иным. Потеря 6-8 % воды сопровождается полуобморочным состоянием, 10 % - галлюцинацией, 12% - приводит к смерти.

Климат и погода на Земле во многом зависят и определяются наличием водных пространств и содержанием водяного пара в атмосфере. В сложном взаимодействии они регулируют ритм термодинамических процессов, возбуждаемых энергией Солнца. Океаны и моря благодаря большой теплоемкости воды служат аккумуляторами тепла и способны изменять погоду и климат на планете. Океан, растворяя газы атмосферы, является регулятором воздуха.

В деятельности человека вода находит самое широкое применение. Вода – это материал, используемый в промышленности и входящий в состав различных видов продукции и технологических процессов, выступает в роли теплоносителя, служит для целей обогрева. Сила падения воды приводит в действие турбины гидроэлектростанций. Водный фактор является определяющим в развитии и размещении ряда промышленных производств. К водоемким отраслям, ориентирующимся на крупные источники водоснабжения, относятся многие производства химической и нефтехимической промышленности, где вода служит не только вспомогательным материалом, но и одним из важных видов сырья, а также электроэнергетика, черная и цветная металлургия, некоторые отрасли лесной, легкой и пищевой промышленности.

Сельскохозяйственная деятельность человека связана с потреблением огромного количества воды, прежде всего на орошаемое земледелие. Реки, каналы, озера – дешевые пути сообщения. Водные объекты – это и места отдыха, восстановления здоровья людей, спорта, туризма.

1.1. Водные ресурсы мира и России

Человеку каждый день необходима вода для питья и приготовления пищи. Не так уж вроде и много воды требуется для этого - примерно 2,5-3 л в сутки на человека, но это 1 м3 в год. Однако это особая вода, питьевая. К ней предъявляются повышенные требования по чистоте, она не должна содержать вредных для здоровья примесей и патогенных микробов.

Вода нужна людям каждый день и для других целей, поэтому очень важно ее рационально и бережно расходовать, поскольку запасы ее на Земле не так уж и безграничны. Если доступным для организмов суши ресурсом пресной воды считать только постоянно возобновляемые запасы воды в почве, биомассе, реках и озерах, то их суммарный статический объем составляет всего 0,014% общего количества воды на планете. Хозяйственные эксплуатационные ресурсы пресной воды еще меньше, хотя и включают подземные воды, не доступные для биоты. Бoльшая часть запасов пресной воды сосредоточена в материковых льдах, главным образом Антарктиды.

Техносфера в настоящее время сильно конкурирует с биосферой за наиболее доступные резервуары пресной воды. Преобладающим источником водоснабжения в мире остаются реки, многие из которых зарегулированы человеком: значительная часть стока рек мира проходит через плотины гидроэлектростанций, создано более 30 тыс. водохранилищ с общей площадью зеркала около 500 тыс. км2, что больше площади Черного и Азовского морей. Безвозвратный расход воды, заканчивающийся в основном испарением, составляет 75%. Около 70% мирового водопотребления приходится на сельское хозяйство, 13% - на промышленность, 10% - на коммунально-бытовые нужды, 7% - на собственные нужды водного хозяйства (гидроэнергетика, судоходство, рыбное хозяйство и др.).

В питьевом водоснабжении населения в настоящее время все большее значение начинают приобретать подземные источники. На них основано водное хозяйство более 25% городов мира, в том числе и многих крупных. Используются преимущественно пресные воды из зон активного водообмена и артезианских бассейнов. Практически вся вода, поступающая в магистрали питьевого водоснабжения, нуждается в специальной водоподготовке, так как во многих случаях трудности возникают не столько из-за недостаточного объема воды, сколько из-за ее низкого потребительского качества. В частности, поэтому быстро растет индустрия глубокой очистки и бутилирования воды. Проблема качества воды связана в основном с массированным техногенным загрязнением поверхностных и отчасти подземных природных вод.

Россия располагает большими запасами подземных вод, их потенциальный ресурс оценивается в 230 км3 в год, из которых 60% приходится на Европейскую часть РФ.

1.2. Современное состояние качества воды в водных объектах

В настоящее время сложилась напряженная обстановка с обеспечением населения России доброкачественной питьевой водой. Основным критерием качества питьевой воды является ее влияние на здоровье человека. Безвредность воды обеспечивается отсутствием в ней токсичных и вредных для организма примесей. Одной из причин неудовлетворительного качества питьевой воды является массивное загрязнение поверхностных водоемов. Ежедневно туда сливаются тонны отходов промышленных предприятий, сточные воды с полей и из хозяйственно-бытовых и ливневых канализаций городов и мелких населенных пунктов. Исследования последних лет показали, что каждая четвертая проба воды из водоемов не отвечает гигиеническим нормам по санитарно-химическим характеристикам и каждая третья - по микробиологическим показателям. Вода большинства поверхностных источников водоснабжения России характеризуется умеренным и высоким уровнем загрязнения. Приоритетными загрязнителями на протяжении многих лет остаются органические соединения, взвешенные вещества, нефтепродукты, фенолы, тяжелые металлы и др. Среди возбудителей заболеваний из воды водоемов чаще всего выделяются сальмонеллы, энтеровирусы и др. Результаты мониторинга качества поверхностных вод в местах водозаборов питьевых водопроводов России свидетельствуют о том, что в настоящее время концентрации приоритетных вредных химических веществ уже приближаются к предельно-допустимым, а в некоторых случаях даже превышают их. При таком положении резко усложняется возможность получения качественной питьевой воды, так как существующие водопроводные очистные сооружения практически не обеспечивают барьерную функцию по отношению к техногенным химическим веществам. Они транзитом поступают в питьевую воду. Сегодня практически все поверхностные водоисточники по уровню загрязнения приблизились к 3 классу качества, а по международной классификации - к 4-5, при этом состав очистных сооружений и технология очистки воды остаются неизменными. Традиционная технология подготовки питьевой воды (коагуляция, отстаивание, фильтрование, обеззараживание), которая применяется на водопроводных станциях с речными водозаборами, рассчитана на доведение природной воды до требований питьевой согласно действующему ГОСТу, лишь при условии общей низкой загрязненности воды и прежде всего токсичными элементами. В процессе технологической подготовки питьевой воды из поверхностных водоемов при применении различных реагентов могут образовываться химические соединения, зачастую более токсичные, чем первичные загрязнители. Использование современных методов анализа воды позволило обнаружить в питьевой воде более 700 органических соединений. Повсеместное применение на очистных станциях в технологии подготовки питьевой воды хлора приводит к образованию очень опасных хлорорганических соединений, которые имеют канцерогенные и мутагенные свойства. В отдельные периоды года концентрации, например, хлороформа в водопроводной воде в 3-5 раз превышают предельный уровень. То же самое можно сказать и об алюминии - веществе, оказывающем нейрогенное действие на организм. В ходе обработки воды соединениями алюминия содержание этого металла в питьевой воде, особенно в период паводка и цветения водоемов, может увеличиваться в 2 и более раз. Следующая важная проблема качественного водоснабжения - это практически повсеместное ухудшение санитарно-технического состояния распределительных водопроводных сетей, что является причиной вторичного загрязнения в них питьевой воды. Приведенная картина состояния водоснабжения и качества питьевой воды свидетельствует о том, что каждый из нас ежедневно подвергается опасности со стороны обычной воды из-под крана. Этот факт не вызывает сомнения в необходимости дополнительной ее очистки, которая соответствовала бы не только ГОСТу, но и требованиям каждой клетки нашего организма.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

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

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

20-е столетие характеризуется интенсивным ростом населения Земли, развитием урбанизации. Появились города-гиганты с населением более 10-ти млн. человек. Развитие промышленности, транспорта, энергетики, индустриализация сельского хозяйства привели к тому, что антропогенное воздействие на окружающую среду приняло глобальный характер.

Повышение эффективности мер по охране окружающей среды связано, прежде всего, с широким внедрением ресурсосберегающих, малоотходных и безотходных технологических процессов, уменьшением загрязнения воздушной среды и водоемов.

Охрана окружающей среды представляет собой весьма многогранную проблему, решением которой занимаются, в частности, инженерно-технические работники практически всех специальностей, которые связаны с хозяйственной деятельностью в населенных пунктах и на промышленных предприятиях, которые могут являться источником загрязнения в основном воздушной и водной среды.

1. Водные ресурсы, их значение и роль в жизни общества

В качестве водных ресурсов обычно рассматриваются не все пресные воды, а только доступные для использования. Они оцениваются двумя основными показателями: статическими, или вековыми, запасами воды (км3 или м3) и возобновляемыми (км3/год или м3/сек). К статическим запасам относятся воды, единовременно находящиеся в таких водных объектах, как реки, озера. Болота и ледники, в водоносных породах земли. Возобновляемые воды - та их часть, которая периодически возобновляется в водных объектах благодаря происходящему на Земле круговороту воды. В России общий статический запас пресных поверхностных вод составляет 43,7 тыс. км3. Больше всего их в озерах (27,5 тыс. км3) и ледниках (около 13 тыс. км3), меньше в болотах (около 3 тыс. км3), водохранилищах (1,2 тыс. км3) и руслах рек (200 км3). Объем подземных пресных вод достигает 1 млн. 480 тыс. км3. Суммарный объем возобновляемых водных ресурсов принято определять как ежегодно возобновляемый речной сток, следовательно, в России он равен 4,74 тыс. км3/год. На подземную составляющую речного стока приходится 1 тыс. км3/год. Возобновление и накопление воды на любой территории за определенное время в результате круговорота можно оценить уравнением водного баланса, включающего приходную расходную его части. Наиболее общие уравнения, рассмотренные М.И. Львовичем, следующие:

Для периферийной части суши - Еп = Рп - Rп;

Для бессточных областей - Еб = Рб;

Для Мирового океана - Ео = Ро + Rп;

Для всего земного шара - Е = Ес + Ео = Р,

где Еп - испарение с периферийной части суши; Рп - атмосферные осадки в этой части суши; Rп - речной сток с периферийной части суши; Еб и Рб - испарение и осадки в бессточных областях; Ео и Ро - испарение и осадки в Мировом океане; Е и Р - испарение и осадки на всем земном шаре; Ес - испарение с поверхности всей суши. Уравнение водного баланса для земного шара или его отдельных областей справедливо только при условии, что средний годовой объем воды, участвующей в круговороте, постоянен, а основные элементы водных балансов находятся в равновесном состоянии.

Водные ресурсы - это запасы поверхностных и подземных вод суши, которые используются в процессе материального производства или могут быть вовлечены в него. К концу ХХ в. они стали фактором, лимитирующим развитие производительных сил во многих странах и даже на континентах. Это связано с тем, что ряд регионов мира начали испытывать дефицит воды. Такое положение обусловило необходимость качественного и количественного сохранения водных ресурсов. Достижения научно-технического прогресса постоянно создают предпосылки для более полного использования вод благодаря рациональной организации водосберегающих технологий, включение в хозяйственный оборот ранее не использовавшихся вод (солоноватых, соленых и др.), созданию различных гидротехнических сооружений, регулирующих речной сток для хозяйственных целей. Все большее внимание уделяется изучению многолетних и сезонных колебаний, процессам возобновления водных ресурсов, асинхронности их распределения по крупным регионам. Учет этих особенностей при оценке водных ресурсов позволяет более равномерно и рационально организовывать их использование.

2. Водные ресурсы мира и России

Вода - одно из наиболее распространенных веществ в природе. Из общих запасов воды на Мировой океан приходится 361 млн. км2, или около 71% площади поверхности земного шара, равной 510 млн. км2. Суммарная площадь всех внутренних водоемов суши составляет менее 3% ее площади, равной 149 млн. км2. Около 10% территории суши покрыто ледниками.

Наибольший практический интерес для удовлетворения потребностей человека представляют воды рек. Их единовременный объем ничтожно мал. Однако в процессе круговорота влаги он возобновляется в течение года в среднем 23 раза и, таким образом, фактические ресурсы речных вод могут быть оценены в 47 тыс. км3 /год.

Водные ресурсы рек, выраженные в слое стока, составляют в среднем 315 мм/год. Речной сток резко изменяется по территории: от 10-20 мм в год в аридных районах до 9000 мм в год в некоторых хорошо увлажненных горных массивах.

Кроме того, примерно по 3 тыс. км3 воды содержится в болотах и почвах в виде почвенной влаги. Практически наибольшее значение для страны имеют воды рек. Годовой сток всех рек России оценивается в 4,74 тыс. км3. Россия по этому показателю занимает второе место в мире, существенно уступая Бразилии (9,9 тыс. км3), по территории которой протекает Амазонка.

Вода на Земле находится в непрерывном движении - влагообороте, в процессе которого происходят ее фазовые превращения и перемещение по территории.

Гидросфера проникает в другие сферы земли - литосферу и атмосферу, составляет важнейший компонент биосферы.

Основная масса влаги поступает на территорию России из Атлантического океана. В виде осадков выпадает 11,7 тыс. км3. Значительная часть атмосферных осадков, фильтруясь через почвы и горные породы, пополняет запасы подземных вод. На транспирацию всеми видами растительности и испарение с поверхности водоемов и почвы расходуется 7300 км3/год.

Ресурсы подземных вод в нашей стране широко используются для различных хозяйственных целей. Этому способствуют большая равномерность их территориального распределения и чистота. Ресурсы подземных вод делятся на естественные и эксплуатационные. Объем естественных ресурсов оценивается на территории России в 1100 км3, или примерно ј речного стока, эксплуатационные ресурсы пресных подземных вод составляют около 340 км3/год, причем половина из них связана с поверхностным стоком. Для водоснабжения используется до 5% этих запасов. Подземные воды, гидравлически не связанные с поверхностными (около 170 км3), представляют собой дополнительные водные ресурсы.

В ряде промышленно развитых районов страны (Москва, Санкт-Петербург и др.) интенсивная эксплуатация подземных вод вызывает постоянное снижение их уровня (до 1 м в год). Воронки депрессии в зонах сосредоточенного водоотбора подземных вод развились уже на площади в сотни квадратных километров. В этих районах ухудшается качество подземных вод, отмечаются подсос морских вод к водозаборам, например в Крыму, просадки земной поверхности, активизируются карстовые процессы.

Таким образом, назрела необходимость в мероприятиях по искусственному восполнению подземных вод и управлению их качеством и использованием во многих районах нашей страны.

3. Особенности распределения водных ресурсов в России

Россия принадлежит к числу стран, богатых водными ресурсами, однако и здесь существуют водные проблемы. Для водоснабжения населения, промышленности, сельского хозяйства необходимо, чтобы их потребности были определены определенным объемом воды, который подавался бы потребителям в оптимальном режиме и соответствующего качества. При нарушении хотя бы одного из этих условий возникают водные проблемы. Не меньшее значение для природы и водообеспечения населения, сельского хозяйства и промышленности имеет гидрологический режим самих водных объектов. Водные проблемы в нашей стране обусловлены как природными, так и антропогенными факторами.

Один из природных факторов - неравномерное распределение стока по территории: 84% ресурсов поверхностных вод приходится на бассейны Северного Ледовитого (3030 км3/год) и Тихого океанов (950 км3/год). В них впадают крупнейшие реки нашей страны: Енисей, Лена, Обь и Амур, которые дают 44% объема стока всех рек. На Южные и Юго-западные районы (бассейны Черного и Азовского морей, Арало-Каспийская низменность), где сосредоточено 75% населения и 80% промышленности и сельскохозяйственного производства, приходится всего 750 км3, или 16% ресурсов поверхностных вод. На европейской территории страны сток рек южного склона (Волга, Урал, Днестр, Днепр, Дон, Кубань, Кура, Терек и др.) составляет 605 км3, или 50% от речного стока этой части России. Другим природным фактором, вызывающим возникновение водных проблем, является неравномерное распределение стока по сезонам года. На большинстве рек Европейской части России, Западной и Восточной Сибири, а также Дальнего Востока свыше 2/3 стока проходит за 2-3 месяца весеннего половодья. Значительны колебания речного стока в бассейнах отдельных рек от года к году. Это особенно сильно сказывается в засушливых районах страны, где сток рек в маловодные годы может составлять всего 3-4% от стока в средний по водности год и 1% от стока в многоводный год. Кроме того, как многоводные, так и маловодные годы имеют тенденцию группироваться, то есть повторяются несколько лет подряд. И если многоводные годы обычно бывают в течение 2-3 лет, то маловодные нередко следуют друг за другом в течение 6-7 лет, а в отдельных случаях маловодья наблюдались на протяжении 15-20 лет. За последние годы водные проблемы существенно обострились в связи с антропогенными изменениями речного стока и бесхозяйственностью. Существенное влияние на сток и качество воды оказали: агротехнические лесомелиоративные мероприятия; урбанизация, в результате которой сотни квадратных километров поверхности земли в каждом городе покрылись асфальтом; оросительные и осушительные мелиорации, охватившие ныне площади во многие миллионы гектаров; зарегулирование стока большим числом водохранилищ; значительные заборы воды на ирригацию, промышленное и коммунальное водоснабжение; сброс загрязненных вод в водоисточники. В последние десятилетия среди антропогенных причин существенное влияние на сток рек оказал забор воды для передачи ее каналами в районы с острым дефицитом воды. Особенно негативное влияние на реки, озера и моря оказывает загрязнение вод. Большинство рек, протекающих в экономически развитых районах, загрязнены в той или иной степени промышленными и коммунально-бытовыми стоками, стоками с животноводческих ферм, сельскохозяйственных полей. Загрязняют реки также водный транспорт, атмосферные выбросы промышленных предприятий, добыча полезных ископаемых, массовый неорганизованный отдых, особенно связанный с использованием маломерного флота. Ко всем указанным причинам обострения водных проблем следует добавить возрастающую и усложняющуюся взаимосвязь региональных водных проблем, необходимость обеспечения оптимального гидрологического, гидрохимического и гидробиологического режима внутренних морей. Немалые сложности создают и противоречия, имеющие место при решении и взаимной увязке текущих задач и задач отдаленной перспективы. Кроме того, современные методы решения водохозяйственных проблем, такие как зарегулирование стока, его территориальное перераспределение, выдвигают в свою очередь множество не только технических, но и других, прежде всего экологических и экономических, проблем.

4. Охрана вод от загрязнения

Тысячелетиями люди использовали реки, озера, моря для сброса в них загрязненных сточных вод, и практически повсеместно до начала XX в. это не вызывало особого беспокойства. Солнце, воздух и растворенный в воде кислород обеспечивали самоочищение водных объектов. Всего несколько десятилетий назад загрязненные воды ниже какого-либо города через 20-30 км совершенно чистыми и забирались водозаборами другого, расположенного ниже по течению населенного пункта. Однако рост городов, бурное развитие промышленности, энергетики, водного транспорта, увеличение добычи полезных ископаемых, площадей орошаемых земель вели с каждым годом ко все большему загрязнению вод. Загрязненными оказались не только ручьи, небольшие реки и озера, но и моря и даже океаны.

5. Современное состояние качества воды в водных объектах

При жизни нынешнего поколения людей исчезла иллюзия о неисчерпаемости водных ресурсов на Земле. Количество стоков, спускаемых в реки и озера, во многих районах мира выросло настолько, что, обладая самоочищающей способностью, водоемы и водотоки уже не смогли восстанавливать нарушенное равновесие условий в них. За 30-40 лет в сточные канавы превратились р. Рейн, Сена, Темза, Северн, Тибр, Миссисипи, Огайо, Потомак, оз. Эри. В угрожающем положении оказались Волга, Амур, Днепр, ряд озер нашей страны. Когда пленки нефтяного загрязнения, распространявшиеся от берегов Западной Европы и Северной Америки, сомкнулись в северной части Атлантического океана, стало ясно, что дальнейшее непринятие мер по сохранению чистоты воды грозит человечеству гибелью. Во многих странах этой проблемой начали заниматься на уровне правительств, на ее решение были выделены большие средства. Однако ряд капиталистических индустриальных стран весьма своеобразно подошли к наведению порядка в своих внутренних водоемах. С одной стороны, они разработали мероприятия по предотвращению или ликвидации загрязнения, вложив в это крупные средства, с другой - стали переводить предприятия, наиболее сильно загрязняющие водные объекты, в развивающиеся страны. Это помогло улучшить ситуацию в индустриальных странах, но не сняло проблему на планете в целом, поскольку началось катастрофическое загрязнение рек и водоемов в развивающихся странах, загрязнение Мирового океана.

6. Источники и возможные пути загрязнения поверхностных и подземных вод

Источники загрязнения водных объектов чрезвычайно многообразны. Прежде всего, это стоки городов и промышленных предприятий. В последние годы в ряде районов с ними «конкурируют» стоки животноводческих комплексов и воды, поступающие с ирригационных массивов и богарных земель. В целом по стране в водные объекты сбрасывается 163 км3 сточных вод, в том числе 7 км3 неочищенных и 9 км3 недостаточно очищенных. Сказываясь на состоянии водных объектов, загрязнение наносит ущерб и экономике, так как, например, со стоками промышленных предприятий теряются ценные продукты. Во многих регионах мира загрязнение вод все больше связывается с атмосферными осадками. Определенную роль в ухудшении качества воды играет изменение режима рек и озер. Загрязнение водосборной площади, закачка промышленных стоков в подземные горизонты, фильтрация и утечка вод из различных отстойников и накопителей приводят к загрязнению и подземных вод. Все это вызывает нарушение функционирования экосистем, снижает их биопродуктивность, в ряде случаев вырождаются ценные виды флоры и фауны, причиняется прямой ущерб здоровью человека. По данным санитарно-эпидемиологической службы, ј часть водопроводов коммунального хозяйства и 1/3 ведомственных подают воду без достаточной очистки. В результате чего водопроводная вода не отвечает гигиеническим требованиям ни по химическим, ни по бактериологическим показателям, что обусловливает высокий уровень как инфекционной, так и неинфекционной заболеваемости.

Доля промышленности в загрязнении поверхностных вод в целом по России, по некоторым расчетам, составляет около 70-80%. Наиболее распространенным, опасным и повсеместным источником загрязнения воды являются нефтепродукты. Этому способствуют широкое использование нефти и нефтепродуктов в различных отраслях народного хозяйства, добыча нефти в прибрежных районах и на шельфах внутренних морей, транспортировка ее водным, железнодорожным и автомобильным транспортом, а также по трубопроводам. Попав в водоем, 1 т нефти растекается по поверхности площадью 12 км3. Особо сильные бедствия народное хозяйство терпит во время тех или иных аварий при добыче и транспортировке нефти. Даже незначительное содержание ее (0,2-0,4 мг/л) придает воде специфический запах, который в течение долгого времени не устраняется никакими способами. В сточных водах химических предприятий находится много фенолов, которые придают воде резкий, неприятный запах, нарушают биологические процессы. Стоки многих предприятий, а также шахтные и рудничные воды содержат значительное количество цинка и меди. В последние десятилетия появившиеся в сточных водах синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) резко ухудшают биохимическую очистительную способность воды. Даже относительно небольшие концентрации СПАВ ведут к прекращению роста водной растительности, усилению неприятного запаха, нередко образуют стойкие скопления пены. Тепловые и атомные электростанции, потребляющие огромные количества воды и сбрасывающие в водоемы подогретые воды, ведут к тепловому загрязнению водоемов, что нарушает термический, гидрохимический и гидробиологический режимы водных объектов.

Существенный источник загрязнения воды - коммунальное хозяйство населенных пунктов. В составе коммунальных стоков наряду с фекальными водами, которые содержат особо опасные для здоровья человека яйца гельминтов, а также болезнетворные микробы и вирусы, имеется много вредных соединений, сбрасываемых предприятиями пищевой промышленности, автомобильного транспорта, общественного питания, торговли. Причем, если в настоящее время по количеству отводимых в водные объекты стоков на первом месте стоит промышленность, то в перспективе, при повышении культуры производства и по мере роста благоустройства населенных пунктов и их числа, это соотношение будет изменяться и количество бытовых сточных вод возрастет. Ливневые стоки с городских территорий, общая площадь которых составляет многие десятки тысяч квадратных километров, включают значительное количество нефти, органических продуктов. В отличие от бытовых и промышленных они большей частью не подвергаются очистке. Эти стоки поступают в водоемы в период весеннего снеготаяния и интенсивных и продолжительных дождей.

Одним из источников загрязнения вод является сельское хозяйство. Основными загрязняющими ингредиентами в поверхностном стоке с сельскохозяйственных угодий выступают частицы почвы, органическое вещество (гумус), удобрения и пестициды, вредные микроорганизмы. Из внесенных на склоновые земли удобрений вымывается до 20% азота, 2-5% фосфора и 10-70% калия. Вынос пестицидов с богарных земель достигает 1%, с орошаемых - до 4% от внесенного количества. Поскольку стоки с полей невозможно пропустить через очистные сооружения, опасность загрязнения вод удобрениями и пестицидами трудно переоценить. Биогенные вещества способствуют интенсивному «цветению» воды, вызывают прогрессирующую эвтрофикацию водных объектов и приводят к нарушению процессов самоочищения. Животноводческие комплексы и фермы, как правило, располагаются на берегах водоемов и рек. При отсутствии жижесборников и навозохранилищ их отходы смываются ливневыми стоками или спускаются в водные объекты. Эти отходы содержат яйца гельминтов и патогенные микроорганизмы. В России в год животноводческими комплексами и фермами спускается в водоемы более 1 млрд. м3 отходов, что соответствует по степени загрязнения биогенными элементами количеству бытовых вод от городов с суммарной численностью населения около 300 млн. человек. Общий годовой сток крупных птицефабрик в 1,5 раза превышает объем сточных вод животноводства.

Водный транспорт представляет угрозу для чистоты водоемов и водотоков в случае прямого сброса в них отходов, особенно подсланевых вод, сильно загрязненных нефтепродуктами. Значительное количество нефти попадает в водные объекты при перевозке ее танкерами, сливании балластной воды, которой заполняются танкеры для придания им устойчивости во время холостых ходов и которую нередко сбрасывают в водоемы, чтобы не терять время на станциях промывки. Аварии же танкеров приводят к неисчислимым бедствиям, губят флору и фауну, нарушая условия водоснабжения населенных пунктов и выводя из строя пляжи. Многие реки нашей страны, преимущественно на севере и в горных районах, загрязняются при сплаве леса, прежде всего на тех участках, где имеется молевой сплав. До 10% бревен тонут и остаются лежать на дне; на дно же оседает и кора. Затонувшая древесина, медленно разлагаясь, поглощает кислород и отравляет воду фенолами и др. вредными веществами. Особенно большой ущерб молевой лесосплав наносит рыбному хозяйству, разрушая нерестилища, травмируя рыбу и кормовые организмы. Такой источник загрязнения водных объектов, как атмосферные осадки, содержит промышленные выбросы. Ежегодно в атмосферу Земли поступает более 53 млн. т оксидов азота, 200 млн. т оксида углерода, около 150 млн. т диоксида серы, 200-250 млн. т пыли и 120 млн. т золы. Твердые частицы перемещаются воздушными потоками на большие или меньшие расстояния и нередко выпадают непосредственно на водную поверхность. Газообразные выбросы, растворяясь в атмосферной влаге, выпадают на поверхность Земли в виде «кислотных» дождей иногда на расстоянии многих сотен километров от мест их зарождения. От «кислотных» дождей особенно сильно страдают озера и леса.

В ряде районов водные объекты загрязняются при добыче полезных ископаемых, торфоразработках. За последние десятилетия существенным источником загрязнения рек и водоемов стала рекреация, особенно такие ее виды, как массовое купание и маломерный флот. Все большую роль в загрязнении водоемов и водотоков играет гидротехническое строительство. Зарегулирование стока рек и создание водохранилищ привело к значительному замедлению водообмена, в частности в Волге примерно в 10 раз. Уменьшение скорости водообмена явилось одной из причин массового развития синезеленых водорослей, «цветения» воды. Среди подземных вод в наибольшей степени от загрязнения страдают грунтовые, поскольку артезианские водные горизонты, перекрытые водоупорными породами, находятся в более благоприятных условиях.

Отмечается как бактериальное, так и химическое загрязнение подземных вод. Основными источниками бактериального загрязнения подземных вод служат поля ассенизации и фильтрации, скотные дворы, разного рода выгребные ямы, неисправные канализационные сети. В случае перекрытия источника загрязнения самоочищение бактериально загрязненных вод происходит очень быстро. Химическому загрязнению подземные воды подвергаются вследствие воздействие воздействия сточных вод промышленных предприятий, которые фильтруются в подземные горизонты из разного рода прудов-отстойников, прудов-накопителей, прудов-испарителей, шламовых прудов, а также из хвостохранилищ, золоотвалов и т.п. Немало загрязняющих веществ поступает в подземные воды с атмосферными осадками, выпадающими на территории, на которых находятся хранилища отходов химических предприятий, склады сырья и готовой химической продукции, на загрязненные территории различных промышленных предприятий или сельскохозяйственные поля, где широко применяются удобрения и ядохимикаты. Нередко поставщиком загрязняющих веществ могут явиться минерализованные подземные воды. Загрязнение подземных вод также происходит в районах добычи полезных ископаемых. Проникновение и распространение химического загрязнения в меньшей степени, чем бактериального, определяется свойствами горных пород, через которые фильтруются загрязненные растворы. Самоочищение подземных вод от химических загрязнений происходит очень медленно, особенно от нефтепродуктов и детергентов, и загрязняющие вещества перемещаются по водоносным пластам на большие расстояния. Итак, деятельность человека существенно изменила объем и скорость массоэнергетических потоков, в результате чего водные объекты теряют возможность самоочищения и в некоторых случаях превращаются в мертвые.

7. Требования к качеству воды

Обеспечение безопасного водопользования, охрана водных объектов от загрязнения немыслимы без регламентирования качества водной среды. В конце 30-х гг. нынешнего столетия завершился переход к регламентации спуска сточных вод в водоемы и водотоки, исходя из видов водопользования и предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ (ПДК). Разработка ПДК шла весьма энергично. В наше время число гигиенических ПДК для водных объектов приближается к 1000, а рыбохозяйственных - к 300. Ежегодно разрабатываются десятки новых нормативов. Понятие о ПДК базируется на концепции пороговости действия химических веществ. Установлено, что для каждого вещества, вызывающие те или иные неблагоприятные последствия в организме, существуют и могут быть определены дозы, при которых изменения функций организма минимальны (пороговые). При более низких концентрациях вещество не оказывает вредного действия и его наличие рассматривается как безопасное для жизни настоящего и последующего поколений людей. В водном законодательстве нашей страны в основе гигиенических критериев качества воды лежат следующие требования. Вода, используемая населением для питьевых и других целей, должна соответствовать физиологическим потребностям человека по органолептическим свойствам (запах, привкус. Окраска) и солевому составу, быть безвредной и безопасной. Действующие гигиенические нормативы играют большую организующую роль при проектировании новых и реконструкции старых промышленных предприятий. Они выступают научно обоснованным критерием оценки качества воды в водоемах и водотоках, позволяют контролирующим организациям объективно оценить их состояние, в ряде случаев способствуют совершенствованию методов очистки сточных вод многих промышленных и коммунально-бытовых предприятий. Требования к качеству вод, используемых для хозяйственно-питьевых и культурно-бытовых нужд, изложены в специальном документе «Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами».

Основные требования, предъявляемые к качеству воды, заключаются в следующем:

· на поверхности воды не должно быть плавающих примесей;

· вода не должна приобретать запахи и привкусы интенсивностью более 2 баллов, обнаруживаемые непосредственно или при последующем хлорировании;

· полная биохимическая потребность 1 л воды в кислороде при температуре 20°С не должна превышать 30 мг;

· с целью устранения нежелательных вкусовых качеств воды и возможных последствий для состояния человека общая минерализация не должна превышать 1000 мг/л (по сухому остатку), в том числе содержание хлоридов - 350, сульфатов - 500 мг/л;

· для безопасности воды в эпидемиологическом отношении в ней должны отсутствовать возбудители кишечных заболеваний, а число кишечных палочек в 1 л воды (коли-индекс) не должно превышать 10 000;

· повышение температуры в водных объектах при спуске в них различных стоков допускается не более чем на 3°С по сравнению с максимальной температурой воды в летний период;

· окраска не должна обнаруживаться в столбике высотой 20 см;

· показатель рН должен составлять 6,5 - 8,5;

· не допускается содержание ядовитых веществ в концентрациях, могущих оказать вредное воздействие на людей и животных.

8. Самоочищение природных вод

Одним из наиболее ценных свойств природных вод является их способность к самоочищению. Самоочищение вод - это восстановление их природных свойств в реках, озерах и других водных объектах, происходящее естественным путем в результате протекания взаимосвязанных физико-химических, биохимических и других процессов (турбулентная диффузия, окисление, сорбция, адсорбция и т.д.). Способность рек и озер к самоочищению находится в тесной зависимости от многих других природных факторов, в частности физико-географических условий, солнечной радиации, деятельности микроорганизмов в воде, влияния водной растительности и особенно гидрометеорологического режима. Наиболее интенсивно самоочищение воды в водоемах и водотоках осуществляется в теплый период года, когда биологическая активность в водных экосистемах наибольшая. Быстрее оно протекает на реках с быстрым течением и густыми зарослями тростника, камыша и рогоза вдоль их берегов, особенно в лесостепной и степной зонах страны. Полная смена воды в реках занимает в среднем 16 сут., болотах - 5, озерах - 17 лет. Такая разница во времени связана с разными сроками полного водообмена в разных водотоках и водоемах. Уменьшение концентрации загрязняющих водные объекты неорганических веществ происходит путем нейтрализации кислот и щелочей за счет естественной буферности природных вод, образования труднорастворимых соединений, гидролиза, сорбции и осаждения. Концентрация органических веществ и их токсичность снижаются вследствие химического и биохимического окисления. Эти природные способы самоочищения нашли отражение в принятых методах очистки загрязненных вод в промышленности и сельском хозяйстве. Для поддержания в водоемах и водотоках необходимого природного качества вод большое значение имеет распространение водной растительности, которая выполняет в них роль своеобразного биофильтра. Высокую очищающую способность водных растений широко используют на многих промышленных предприятиях как в нашей стране, так и за рубежом. Для этого создают разнообразные искусственные отстойники, в которых сажают озерную и болотную растительность, хорошо очищающую загрязненные воды. В последние годы получила распространение искусственная аэрация - один из эффективных способов очищения загрязненных вод, когда процесс самоочищения резко сокращается при дефиците растворенного в воде кислорода. Для этого специальные аэраторы устанавливают в водоемах и водотоках или ан станциях аэрации перед сбросом загрязненных вод.

9. Охрана водных ресурсов от загрязнения

Охрана водных ресурсов заключается в запрещении сброса в водоемы и водотоки неочищенных вод, создании водоохранных зон, содействии процессам самоочищения в водных объектах, сохранении и улучшении условий формирования поверхностного и подземного стока на водосборах. Вопросами охраны вод в нашей стране длительное время занималось Министерство мелиорации и водного хозяйства СССР, в состав которого входили Государственная инспекция по охране водных источников и Главное управление комплексного использования водных ресурсов. В настоящее время эти функции выполняют Комитет по водному хозяйству, Государственный комитет по стандартизации, метрологии и сертификации, Федеральная служба по мониторингу окружающей среды. Главным аналитическим и координирующим центром природоохранной деятельности является Министерство охраны окружающей среды и природных ресурсов Российской Федерации. Несколько десятилетий назад реки благодаря самоочищающей функции справлялись с очищением вод. Теперь же в наиболее обжитых районах страны в результате строительства новых городов и промышленных предприятий створы водопользования расположены столь плотно, что нередко места сброса сточных вод и водозаборы находятся практически рядом. Поэтому разработке и внедрению эффективных методов очистки и доочистки сточных вод, очистки и обезвреживания водопроводной воды уделяется все больше внимания. На некоторых предприятиях операции, связанные с водным хозяйством, играют все большую роль. Особенно высоки затраты на водоснабжение, очистку и отведение стоков в целлюлозно-бумажной, горнодобывающей и нефтехимической промышленности. Последовательная очистка сточных вод на современных предприятиях предполагает проведение первичной, механической очистки (удаляются легко осаждающиеся и всплывающие вещества) и вторичной, биологической (удаляются биологически разрушающиеся органические вещества). При этом осуществляются коагуляция - для осаждения взвешенных и коллоидных веществ, а также фосфора, адсорбция - с целью удаления растворенных органических веществ и электролиз - для снижения содержания растворенных веществ органического и минерального происхождения. Обеззараживание сточных вод проводится посредством их хлорирования и озонирования. Важный элемент технологического процесса очистки - удаление и обеззараживание образующегося осадка. В некоторых случаях заключительной операцией является дистилляция воды. Наиболее совершенные современные очистные сооружения обеспечивают освобождение сточных вод от органических загрязнений только на 85-90% и лишь в отдельных случаях - на 95%. Поэтому и после очистки необходимо 6 -12-кратное, а часто и большее разбавление их чистой водой для сохранения нормальной жизнедеятельности водных экосистем. Дело в том, что естественная самоочищающая способность водоемов и водотоков очень незначительна. Самоочищение наступает только в том случае, если сбрасываемые воды прошли полную очистку, а в водном объекте они были разбавлены водой в соотношении 1: 12-15. Если же в водоемы и водотоки сточные воды поступают в большом объеме, а тем более и неочищенными, постепенно теряется устойчивое природное равновесие водных экосистем, нарушается их нормальное функционирование.

В последнее время разрабатываются и внедряются все более эффективные методы очистки и доочистки сточных вод после их биологической очистки с применением новейших способов обработки стоков: радиационных, электрохимических, сорбционных, магнитных и др. совершенствование технологии очистки сточных вод, дальнейшее повышение степени очистки - важнейшие задачи в области охраны вод от загрязнения. Значительно шире следует применять доочистку очищенных сточных вод на земледельческих полях орошения (ЗПО). При доочистке сточных вод на ЗПО не затрачиваются средства на их индустриальную доочистку, создается возможность получать дополнительную сельскохозяйственную продукцию, значительно экономится вода, так как уменьшается забор свежей воды для орошения и отпадает необходимость в расходовании воды для разбавления сточных вод. При использовании на ЗПО городских сточных вод содержащиеся в них питательные вещества и микроэлементы усваиваются растениями быстрее и полнее, чем искусственные минеральные удобрения. К числу важных задач относится также предотвращение загрязнения водоемов пестицидами и ядохимикатами. Для этого требуется ускорить проведение противоэрозионных мероприятий, создать пестициды, которые разлагались бы в течение 1-3 недель без сохранения ядовитых остатков в культуре. До решения же этих вопросов необходимо ограничить сельскохозяйственное использование прибрежных зон вдоль водотоков или не применять в них пестициды. Большего внимание требует и создание водоохранных зон. В защите водных источников от загрязнения важное значение имеет введение платы за сброс сточных вод, создание комплексных районных схем водопотребления, водоотведения и очистки сточных вод, автоматизация контроля за качеством воды в водоисточниках и разработка методов управления качеством. Следует отметить, что комплексные районные схемы позволяют перейти к повторному и многократному использованию воды, эксплуатации общих для района очистных сооружений, а также автоматизировать процессы управления работой водопровода и канализации. В предотвращении загрязнения природных вод велика роль охраны гидросферы, поскольку приобретенные гидросферой отрицательные свойства не только видоизменяют водную экосистему и угнетающе действуют на ее гидробиологические ресурсы, но и разрушают экосистемы суши, ее биологические системы, а также литосферу. Необходимо подчеркнуть, что одной из радикальных мер борьбы с загрязнением служит преодоление укоренившейся традиции рассматривать водные объекты в качестве приемников сточных вод. Там, где это возможно, следует исключить в одних и тех же водотоках и водоемах либо забор воды, либо сброс сточных вод.

10. Проблемы рационального использования водных ресурсов и пути их решения

Регулирование стока рек водохранилищами.

Одно из наиболее существенных водохозяйственных мероприятий по преобразованию гидрологического режима рек с целью выравнивания естественной неравномерности стока во времени - создание искусственных водоемов. Влияние этих водоемов на сток рек проявляется во внутригодовом и многолетнем перераспределении водности, смене русловых процессов, изменении особенностей затопления русл и пойм рек, режима наносов, теплового стока рек и ледовых условий, а также характера и интенсивности испарения с водной поверхности, водного режима рек ниже плотины, жидкого и твердого стока. Наиболее распространено сезонное регулирование, основанное на задержании в водохранилище и использовании в первую очередь весенних расходов. Оно необходимо в случаях несоответствия между режимом водопотребления и годовым распределением стока. Когда приходится распределять и межгодовой сток, регулирование носит многолетний характер. Для этого требуются довольно крупные водохранилища, что ведет к дополнительным затоплениям земель при их создании. Суточное и недельное регулирование стока реки заключается в его перераспределении в течение суток (обычно между дневными и ночными часами) и недели (с уменьшением стока воды в нижний бьеф в выходные и праздничные дни). Кроме того, регулирование стока может быть раздельным и совместным. При раздельном регулировании режим эксплуатации водохранилищ в бассейне автономен, при совместном - режимы на всех ГЭС бассейна взаимоувязываются. Причем во втором случае крупные ГЭС с энергетически более емкими водохранилищами компенсируют колебания отдачи энергии менее емкими. Чтобы учесть все особенности регулирования речного стока для каждой конкретной ГЭС и ее водохранилища, составляются основные правила использования водных ресурсов этих объектов. Правила определяют режим эксплуатации прежде всего крупных водохранилищ. В результате регулирования речного стока меженный сток увеличивается на 25%, что существенно улучшает обеспечение народного хозяйства водой. С развитием работ по регулированию стока рек появляется необходимость в специализированных попусках из водохранилищ в нижний бьеф для дополнительного обводнения, а часто и для создания искусственных паводков на нижележащих участках. Они выполняются по разным причинам: в интересах рыбного хозяйства в низовьях реки, для ликвидации иссушения и остепнения поймы, поддержания хорошего санитарно-экологического состояния воды в нижнем бьефе. Если раньше эта мера считалась временной, связанной с крайним маловодьем года или другими подобными обстоятельствами, то теперь такие попуски стали регулярными, хорошо улучшающими природно-экологические условия в нижнем бьефе. Например, управляемый весенний паводок, который осуществляется ежегодно из Волгоградского водохранилища, имеет место на нижней Волге. В последние годы создано множество малых и средних водохранилищ, отличающихся по ряду показателей от крупных. Поэтому особое значение приобретает оценка влияния таких водохранилищ на зарегулированный ими сток рек. Воздействие водохранилищ на потери речного стока во времени можно оценивать в виде суммы одноразовых и постоянных затрат воды. К одноразовым потерям относятся затраты воды на заполнение водохранилищ, пополнение запасов подземных вод за счет поверхностного стока до момента наступления установившегося режима. Постоянные потери воды определяются испарением с дополнительной водной поверхности и безвозвратным водопотреблением на хозяйственные нужды (орошение, водоснабжение и др.). Значительная часть малых и средних водохранилищ предназначается для суточного или недельно-суточного регулирования стока, т.е. достаточно плавный ход суточных и недельных колебаний расходов воды в реке необходимо перераспределить в соответствии с хозяйственными нуждами. Преобразование гидрологического режима реки при наличии водохранилища суточного регулирования наиболее ярко проявляется в увеличении суточной амплитуды колебания расходов воды. Для количественной оценки этих изменений в гидрологическом режиме реки рекомендуется построение гистограмм распределения суточных амплитуд расходов воды по пунктам в верхнем и нижнем бьефе водохранилища, так и за время его эксплуатации. Подобные построения дают четкое количественное представление о происшедших изменениях в режиме зарегулированной реки. Наиболее отчетливо результат зарегулирования обнаруживается в снижении относительной доли стока за тот месяц, на который приходится основная доля стока при естественном режиме. Для рассмотренной территории максимальная доля стока отмечается в основном в марте-апреле. Повышение же доли стока за летний период незначительно, так как сработка водохранилища осуществляется обычно в течение 5-6 месяцев, а иногда и более. При малых долях полезного объема водохранилища от годового объема стока изменение внутригодового распределения стока происходит в пределах естественной изменчивости исследуемого процесса, которая для рассмотренных районов велика. В случаях наиболее значительного внутригодового распределения стока изменение доли стока, приходящейся на месяц с максимальными значениями, достигает 20-25%.

Территориальное перераспределение стока рек.

Многие ученые и проектные организации страны ведут исследования по освоению земель, рассуждают о мерах по дальнейшему развитию мелиорации земель и их сельскохозяйственному использованию с целью наращивания производства сельскохозяйственной продукции. В ряде районов, особенно южных, для такого развития нужны не только сельскохозяйственные угодья, но и значительные водные ресурсы. Чтобы обеспечить наличие этих ресурсов в районах, где они исчерпаны, необходимы большие работы по перераспределению речного стока. Такие работы ведутся в стране давно, созданы многочисленные системы перераспределения вод, общий объем которых оценивается более чем в 110 км3. Только крупных каналов с забором воды в их головной части свыше 1,0 км3/год около 20. Они пропускают в зависимости от водности года от 75 до 90 км3. Их суммарная пропускная способность составляет 7,5 тыс. м3/с. При разработке схемы перераспределения стока сибирских рек на юг вопросам изменения природных условий Западной Сибири не уделялось должного внимания. Широкое обсуждение этой проблемы позволило бы определить ряд специфических природных изменений, которые могут возникнуть в Западной Сибири при изъятии части речного стока для Средней Азии. Наиболее существенные задачи в научной разработке комплексной оценки изменения природной среды при переброске части стока рек Сибири на юг и создании методики эколого-географического прогноза этих явлений в будущем следующие:

2) разработка методики эколого-географического и экономико-географического обоснования оптимальных вариантов переброски части стока сибирских рек с учетом максимальной эффективности намечаемых мероприятий по мелиорации не только засушливых районов Средней Азии, но и переувлажненных районов Сибири;

3) оценка ожидаемых изменений гидрологического режима рек при частичной переброске их стока на юг и выработка рекомендаций по устранению отрицательного влияния перераспределения стока на народное хозяйство Сибири;

4) создание методики инженерно-геологических, гидрогеологических расчетов и гидрологических расчетов и прогнозов изменения водного режима рек и их влияния на прилегающие территории суши у создаваемых водохранилищ и каналов по трассам переброски стока.

11. Использование и восполнение подземных вод

Основными типами разведанных месторождений являются: грунтовые воды аллювиальных отложений речных долин (60% от разведанных запасов вод); напорные воды артезианских бассейнов платформенного и геосинклинального типа (15%); напорные воды межгорных впадин и конусов выноса (10%); трещинно-карстовые воды карбонатных пород (8%). Подземные воды используются весьма широко и главным образом для питьевого водоснабжения, так как они более стабильны по своим качествам, менее подвержены загрязнению, чем поверхностные. Общее потребление подземных вод в целом по стране составляет примерно 50% от потенциальных эксплуатационных. В связи с широким использованием подземных вод, необходимостью охраны встает проблема рациональной эксплуатации и защиты их от истощения. Наиболее существенные изменения в режиме подземных вод отмечаются при различных видах эксплуатации недр (добыча полезных ископаемых), гидротехническом и жилищном строительстве. Велико воздействие на качество подземных вод сельского и коммунального хозяйства. В результате возникает ряд отрицательных последствий, связанных в первую очередь с загрязнением и засолением прилегающих земель, истощением водоносных горизонтов, деформацией поверхности и возникновением просадок грунта. Часто эти явления оказываются необратимыми и потребление таких подземных вод становится недопустимым. В то же время при научно обоснованном планировании использования подземных вод и проведения всех необходимых охранных мероприятий имеются реальные возможности для длительной их эксплуатации. Искусственное восполнение подземных вод осуществляется путем применения инженерно-геологических методов при благоприятных условиях просачивания в грунт поверхностных вод. В результате становится возможным сезонное искусственное восполнение запасов подземных вод. Оно реализуется за счет перевода поверхностных вод в водовмещающие породы посредством инфильтрационного питания подземных вод. Естественно, это предполагает наличие подземных водовмещающих водоносных горизонтов или специальных подземных емкостей. Следует указать, что во всех случаях пополнения подземных вод за счет закачки поверхностных и их последующей фильтрации создаются условия для улучшения качественного состава вод. Широко известны и частично обратимые процессы, когда уровень подземных вод восстанавливается после откачки подземных вод при их движении от областей питания к водозаборам. Но эти процессы не могут быть сопоставимы с разнообразным влиянием хозяйственной деятельности человека на подземные воды и их загрязнением.

12. Современное и перспективное использование вод повышенной минерализации

Как было показано, запасы пресных вод на планете сокращаются. В ряде районов земного шара, в которых потребность в пресной воде ранее удовлетворялась, теперь возник острый дефицит воды. Речь идет, прежде всего, о пустынных районах, где были открыты и начали разрабатываться месторождения нефти, цветных металлов и т.д., например, на Аравийском полуострове, в Средней Азии, а также о многих преимущественно небольших островах в Мировом Океане, ставших в последние десятилетия центрами международного туризма или превращенных в военные базы. Один из путей пополнения запасов пресных вод - опреснение солоноватых и соленых. Опреснение вод повышенной минерализации обходится подчас значительно дешевле, чем доставка пресной воды из других районов. Ареал распространения солоноватых и соленых вод за последние десятилетия несколько расширился в связи с уменьшением стока рек вследствие забора воды на хозяйственные нужды и вторжения в заливы, эстуарии и дельты рек соленых морских вод. Но, пожалуй, об опреснении как глобальной проблеме можно было бы не вести речь, если бы пресные воды не осолонялись в процессе промышленного и сельскохозяйственного производства. Минерализация речных вод во всех районах орошения постепенно нарастает, достигнув кое-где 2-3 г/л, и продолжает увеличиваться. То же происходит и в ряде промышленных районов. Постоянно повышается соленость поверхностных вод практически во всех районах размещения добывающей промышленности. Особенно много соленых вод откачивается в угольных бассейнах. Непрерывно возрастает соленость оборотных вод в связи с переводом большинства предприятий на оборотное водоснабжение. Вот почему в настоящее время мы являемся свидетелями первых, но существенных шагов, которые делает человечество в области уже не экспериментальной, а производственной деминерализации воды. Опреснение соленой воды производится либо удалением из нее солей, либо извлечением молекул воды. Наиболее развит метод дистилляции (выпаривание воды с последующей конденсацией пара). Этим методом сегодня получают свыше 60% опресненной воды, предназначенной для питьевых целей. Все более широко распространяется метод опреснения обратным осмосом. Он основан на фильтровании воды через полупроницаемые мембраны, пропускающие молекулы воды, но задерживающие ионы солей в их гидратной оболочке. Особый интерес был проявлен к изучению пригодности для питьевых целей воды, получаемой опреснением, поскольку дистиллят, по внешним признакам принимаемый за чистейшую питьевую воду, на самом деле весьма далек по своим показателям от биологически полноценных вод. Ему свойственны крайне низкое содержание солей, а возможно, и особенности физической структуры. Это определило появление гигиенических требований к улучшению качества дистиллята, когда предполагается его использование для хозяйственно-питьевых целей. Были научно обоснованы и разработаны различные технологические приемы коррекции солевого состава глубокообессоленных вод. Опреснительные установки работают более чем в 100 странах мира. Наиболее обеспечены опресненной водой (в пересчете на душу населения) прибрежные территории и острова в засушливой зоне планеты. Крупные опреснительные установки, практически полностью удовлетворяющие потребности отдельных объектов в пресной питьевой воде, расположены на юге США, юго-востоке Италии, средиземноморском побережье Ливии. Перспективы опреснения соленых и солоноватых вод в значительной мере прояснены. Встает, однако, проблема снижения себестоимости опреснения воды. Сегодня в зависимости от мощности и типа опреснительных установок себестоимость опреснения 1 м3 воды на один-два порядка выше себестоимости 1 м3 воды, получаемого при зарегулировании и территориальном перераспределении речного стока. Но поскольку возможности обеспечения водой указанными способами не беспредельны и через 40-50 лет будут практически исчерпаны, значение проблемы опреснения воды становится все более очевидным. Обессоливание вод, несомненно, сыграет важную роль и в спасении рек и озер от судьбы сточных водных трактов, в которые они постепенно превращаются в связи со сбросом вод промышленностью и мелиоративными системами. Мировой и отечественный опыт решения проблемы опреснения убедительно демонстрирует необходимость интеграции научных сил, когда речь идет о жизни человечества. На решение общих задач направлены усилия физиков-теоретиков и технологов, электрохимиков, специалистов по очистке воды и гигиенистов, конструкторов и микробиологов, инженеров по водоснабжению и физиологов, экономистов и географов.… К числу труднейших задач относится энергетическое обеспечение предполагаемых технологических решений. Наиболее рациональные подходы связаны с развитием многоцелевых атомно-энергетических комплексов. Необходимы еще более продуктивные поиски методов опреснения воды и соответствующие научно-технические разработки. Мембранная технология опреснения, занимая все большее место в решении проблемы, требует качественного скачка в создании более совершенных и экономически приемлемых мембран, их массового производства. Еще не полностью раскрыты тайны биологической полноценности пресной воды, значимости ее состава для живущих и будущих поколений людей. Не ясна в технологическом и энергетическом плане и проблема утилизации рассолов, образующихся при опреснении вод, - еще одного источника минерального сырья. Глобальность проблемы опреснения воды не вызывает сомнений. Ее решение позволит обеспечить жизнь в пустынях, на побережьях океанов и морей, спасти погибающие от засоления почв огромные массивы сельскохозяйственных угодий. Наконец, это один из эффективнейших способов очистки сточных вод промышленных предприятий. Однако следует помнить, что для широкого применения опреснения при решении водных проблем предстоит еще многое совершить и открыть.

Подобные документы

Химическое, биологическое и физические загрязнения водных ресурсов. Проникновение загрязняющих веществ в круговорот воды. Основные методы и принципы очистки воды, контроль ее качества. Необходимость защиты водных ресурсов от истощения и загрязнения.

курсовая работа , добавлен 18.10.2014


Основные источники загрязнения водных ресурсов: нефть и нефтепродукты, пестициды, синтетические поверхностно-активные вещества, соединения с канцерогенами. Загрязнения водного бассейна в городах. Деятельность по защите и сохранению водных ресурсов.

Использование водных ресурсов и последствия пользования. Ситуация в Тульской области. Главный загрязнитель поверхностных вод. Химические и физико-химические методы очистки вод. Государственный контроль за использованием и охраной водных объектов.

контрольная работа , добавлен 19.09.2013


Оценка современного геоэкологического состояния водных объектов Гомельского района, а также их рациональное использование и охрана. Основные источники загрязнения водных объектов. Проблемы загрязнения поверхностных и подземных вод Гомельского региона.

курсовая работа , добавлен 13.02.2016


Водные ресурсы и их роль в жизни общества. Использование водных ресурсов в народном хозяйстве. Охрана вод от загрязнения. Проблемы рационального использования водных ресурсов и пути их решения. Качество природных вод в России.

реферат , добавлен 05.03.2003


Качество питьевой воды, доступ к чистой воде городского и сельского населения. Основные пути и источники загрязнения гидросферы, поверхностных и подземных вод. Проникновение загрязняющих веществ в круговорот воды. Методы и способы очистки сточных вод.

презентация , добавлен 18.05.2010


Водные ресурсы и их использование. Водные ресурсы России. Источники загрязнения. Меры по борьбе с загрязнением водных ресурсов. Естественная очистка водоемов. Методы очистки сточных вод. Бессточные производства. Мониторинг водных объектов.

реферат , добавлен 03.12.2002


Основные направления охраны и рационального использования водных ресурсов. Использование водных ресурсов в современном Узбекистане, нормативно-правовое обоснование регулирования данного процесса. Концепция интегрированного управления водными ресурсами.

контрольная работа , добавлен 27.04.2013


Состояние качества воды в водных объектах. Источники и пути загрязнения поверхностных и подземных вод. Требования к качеству воды. Самоочищение природных вод. Общие сведения об охране водных объектов. Водное законодательство, водоохранные программы.

курсовая работа , добавлен 01.11.2014


Предприятие АО "Осколцемент" как источник загрязнения водных объектов. Технологический процесс производства цемента. Вероятные загрязняющие вещества, которые могут попадать в сточные воды. Расчеты предельно-допустимых концентраций загрязняющих веществ.

Энергетика и энергосбережение. Основные направления энергосберегающей политики в РБ.

Нереально думать, что человечество откажется от плодов цивилизации и пересядет на велосипеды (хотя в Японии увеличилось количество велосипедистов на городских улицах, особенно в час пик). Но реально снизить ущерб, наносимый природе. Взаимосвязь экологии и энергосбережения выражается простой формулой: экономишь энергию – уменьшаешь отрицательное воздействие на окружающую среду. Вопросы экологии и энергосбережения особенно актуальны в свете роста цен на энергоносители. Энергосбережение - комплекс мер для обеспечения эффективного использования энергоресурсов. Республика может обеспечить не более 15% своих потребностей в энергии за счет собственных источников. Поэтому энергосбережение, рациональное использование энергоресурсов является важной государственной задачей. Давно установлено, что степень развития техники и уровень жизни непосредственно связаны с количеством потребляемой энергии. Чем больше потребляется энергии на одного жителя, тем выше уровень жизни в стране. Уровень жизни прямо пропорционален эффективности использования энергии при соблюдений требований к охране окружающей среды. Проблемы энергосбережения актуальны для всех стран, однако конкретные способы и пути их решения диктуются национальными, природными и социально-экономическими особенностями каждой страны.

Энергосбережение является не только ключом к решению многих экологических проблем, но и мощным фактором подъема экономики, каждый рубль, вложенный в энергосбережение, дает экономию от 2,5 до 4,0 руб. в год.

Энергетика. Представляет собой отрасль промышленности (топливно-энергетический комплекс), охватывающий довольно сложную систему состоящую из геологического изучения полезные ископаемые, добычу энергетических ресурсов, использование различных видов энергии. Энергетика – база экономики любого государства. Ведущая отрасль топливно-энергетического комплекса – электроэнергетика . Электрическая энергия в настоящее время внедряется практически во все новые сферы промышленности, сельского хозяйства и быта. В большинстве развитых зарубежных стран электрическая составляющая всего топливно-энергетического комплекса достигала 35-40 %, а к началу ХХI в. превысила 50 %. Степень же электрической вооруженности топливно-энергетического комплекса Республики Беларусь составляет 22 %, что значительно ниже показателей не только развитых стран, но и среднемирового уровня (27 %). В США общая выработка электроэнергии составляет 388,0 млрд. кВт/ч. электроэнергии, в СНГ - около 205,3 млрд. кВт ч. В высокоразвитых зарубеж­ных странах, среди которых выделяются Франция, Бельгия, Япония, большая роль в производстве электроэнергии отводится атомным электростанциям.

Темпы роста населения позволяют прогнозировать, что через 40 лет на Земле будет жить 12 млрд. человек, для которых необходимо обеспечить комфортные условия существования, поэтому столь жестко стоят проблемы энергосбережения.

Основу современной энергетики составляют теплоэлектростанции. Первые электростанции были построены в конце 19 в. Всё большую роль приобретает ядерная энергетика. Проведенные исследования показали, что непременным условием обеспечения эффективного энергоснабжения является возможное развитие ядерной энергетики при строгом соблюдении условий эксплуатации и утилизации отходов. Собранные исследователями в течение последних лет, показывают, что риск воздействия на здоровье радиоактивных веществ, содержащихся в воз­духе, воде и почве, существенно недооценивается.

На Беларуси начало электрификации связано со строительством электростанции в.г. Добруш, в Минске (1894). Витебске (1898). В 1913 г. было 11 электростанций общей мощность. С 1930 г. начала формироваться Белорусская энергетическая система. Сегодня в РБ электрическую и тепловую энергию вырабатывают 25 тепловых электростанций (установленная мощность 7625 МВт). Наиболее крупными являются: Лукомльская ГРЭС, Берёзовская ГРЭС, Минские ТЭЦ и др. Система включает около 7 тыс. км линий электропередач и более 2 тыс. км тепловых сетей.

Теплофикация – централизованное теплообеспечение, основанное на комбинированной выработке тепла и электроэнергии на теплоэлектроцентралях (ТЭЦ). В Беларуси теплофикация началась в 1936 г. в связи со строительством Минской ТЭЦ-2.

Энергетические ресурсы – это любые источники механической, химической и физической энергии. К энергетическим ресурсам относятся: минеральные топливные ресурсы (природный газ, нефть, уголь и др.); ядерная и водная энергия; энергия солнечного излучения и ветра, морских приливов и отливов, морских волн и течений, теплота глубин планеты и др. Природные (первичные) энергоресурсы , естественно образовавшиеся результате геологиче­ского развития Земли или проявляющиеся через космические связи (излучение Солнца). Делятся на невозобновляемые (все минеральные полезные ископаемые) и возобновляемые (энергия рек, земельные, биологические ресурсы). Геотермальная, солнечная, ветровая энер­гия, энергия приливов относятся к неисчерпаемым источникам энергии. Вторичные энергетические ресурсы (ВЭР) - энергия, получаемая в ходе любого технологиче­ского процесса в виде побочного продукта основного производства и не применяемая в этом энергетическом процессе. Вторичные – это отработанные горючие органические вещества, городские и промышленные отходы, горючие отработанные теплоносители, отходы сельскохозяйственного производства. В настоящее время человечество потребляет ежегодно около 14 млрд. т.у.т. первичной энергии, из которой полезно используется примерно 5 млрд. т.у.т. т. е. 36 %. Следовательно, потенциал энергосбережения составляет 9 млрд. тонн у. т.

Из традиционных видов топлива наибольшую ценность в Республике Беларусь представляют месторождения нефти, торфа, бурого угля. В Республике Беларусь на душу населения приходится 0,7 кВт энергии. Это в пять раз меньше, чем в США, в 1,5 раза меньше, чем в Украине.

Энергетический потенциал является параметром, определяющим возможность использования источника энергии, и выражается в единицах энергии. Единицей энергии в системе СИ является джоуль [Дж] или киловатт час [кВт - ч]. Внесистемной единицей энергии является калория [кал.]. Для сопоставления различных видов топлива принята единица измерения – у. т., теплота сгорания которого равной 29,33 МДж/кг. При этом используются соотношения:

1 кал = 4,19 Дж,

1 т.у.т. = 7 -10 6 кал.

1т.у.т.=29,33х10 9 Дж=8,12х10 3 кВтч).

Энергетический потенциал энергоресурсов Земли, измеряемый в эксаджоулях [эдж] (1 эДж = 10 18 Дж), оценивается следующими величинами:

- геотермальная энергия 2,94 – 10 6

- энергия Солнца за 1 год 2,4 - 10 6

- энергия приливов, за 1 год 2,52 – 10 5

- энергия ветра, за 1 год 6,12 - 10 3

- энергия рек, за 1 год 1,19 - 10 2

Около 80 процентов используемых в настоящее время энергоресурсов составляют невозобновляемые – уголь, нефть, газ.

Проектом энергетической политики РБ на период до 2020г намечено сократить потребление газа с 18,4 млрд м3 – до 16,9. На местное топливо планируется переориентировать в первую очередь жилищно-коммунальное хозяйство.

Доля местных ресурсов в топливном балансе страны должна составить 25 % . Достичь этого показателя планируется за счет увеличения использования древесного топлива, торфа, других источников энергии.

Водные ресурсы и их охрана.

1. Характеристика и оценка водных ресурсов мира.

Вода - самое распространенное и самое необыкновенное вещество на Земле. Она покрывает 71% земной поверхности. Академик А.Е.Ферсман с полным основанием называл воду «самым важным минералом на Земле, без которого нет жизни».

Мировой оке­ан играет огромную роль в создании необходимых условий жиз­ни на нашей планете, его фитопланктон обеспечивает 50-70 % общего объема кислорода, потребляемого живыми существами. Несмотря на про­шедшие миллиарды лет фор­мирования и развития, современный растительный и живот­ный мир и сейчас преимущественно морской. Из 63 классов животных 60 проживает в воде, из 33 классов растений 18 - водные.

Принято считать, что в океане первой живой клеткой была раститель­ная. Вода была и элементом внешней среды, и составной частью растительного организма. После выхода растений на сушу основной их конституционной частью явилась вода. На ее долю приходится от 60 до 95 % массы растительных и 80- 90 % массы животных организмов.

Для своих поселений человек издревле выбирал места вблизи водотоков. Посмотрите на карту мира. Все крупные города (да и большинство малых) основаны вблизи непосредственной близости водных источников - рек. Вода с древнейших времен стала важнейшим и самым дешевым транспортным путем.

В высшей степени практичные египтяне начали ежегодно отмечать высоту паводка на Ниле.

Даже имена городов, которые мы сегодня имеем и те произошли от названия рек и озер (Волгоград, Комсомольск – на – Амуре, Днепропетровск, Верхнедвинск, Полоцк- река Полота; Асвея, Озерище, Браслав, Свислочь, Вилейка, Березино, Гомель. Минск – река Менка. В природных водах обна­ружены в растворенном состоянии почти все элементы таб­лицы Менделеева. Только в морской воде их найдено 77.

Гидросфера - важнейший элемент биосферы. Вода - химическое соединение водорода с кислородом (Н 2 0), бесцветная жидкость без запаха, вкуса и цвета. При концентрации солей до 1 г/л воду считают пресной, до 24,7 г/л - солоноватой, свыше - соленой. Тело взрослого человека содержит 60-80 % воды. Физиологи­ческая потребность взрослого человека в воде составляет 9-10 л/сут., если приплюсовать сюда количество воды, расходуемое на умывание, мытье посуды и т.п. то суточное потребление воды одним жителем в среднем со­ставляет 200-300 л. Потеря 6-8 % воды сопровождается полуобморочным состоянием, 10 % - галлюцинацией, 12 % - приводит к смерти.

Океаны и моря благодаря большой теплоемкости воды служат аккумуляторами тепла и способны изменять погоду и климат на планете. Вода является универсальным растворителем для многих газообразных, жидких и твердых ве­ществ. Она участвует в большинстве химических реакций.

Возобновление (обмен) водных ресурсов в подземных бас­сейнах происходит за 5 тысяч лет; в океанах - в 2 раза быстрее; в атмосфере - каждые 8 суток, в реках - каждые 12 суток. Живые организмы очень чутко реагируют на уровень об­водненности - замедляется рост, сокра­щаются вегетативные органы, расходуются энергетические запасы и т. д.

Другими источниками (а для некоторых растений главны­ми) являются роса, пар из воздуха и эндогенная вода. Эндогенная вода образуется внутри самого организма путем окисления органических соединений: 100 г жира дает 90г воды, 100 г сахара - 55,6 воды, 100г белка - 39,6 г воды. Верблюд за счет жира в его горбе может получить до 40 л эндогенной воды.

Вода - это материал, используемый в промышленности и входящий в состав различных видов продукции и технологических процессов, выступает в роли теплоносителя, служит для целей обогрева. Сила падения воды приводит в действие турбины гидроэлектростанций. К водоемким отраслям, ориентирующимся на крупные источники водоснабжения, относятся многие производства химической и нефтехимической промышленности, где вода служит не только вспомогательным материалом, но и одним из важных видов сырья, а также электроэнергетика, черная и цветная металлургия, некоторые отрасли лесной, легкой и пищевой промышленности. Широко используется вода в строительстве и промышленности стро­ительных материалов. Сельскохозяйственная деятельность человека связана с потреблением огромного количества воды, прежде всего на орошаемое земледелие. Реки, каналы, озера - дешевые пути сообщения. Водные объекты - это и места отдыха, восстановления здоровья людей, спорта, туризма.

Водные массы на поверхности Земли образуют Мировой океан (361 млн. км 2) или 71% земной по­верхности. Большая часть по­верхности Земли (около 70%) . В составе гидросферы 98% соленых вод и только 2% - прес­ных, которые сосредоточены преимущественно в ледниковых покровах матери­ков. На жизненные нужды человечество использует глав­ным образом пресные воды, и к тому же более 2/3 ее законсерви­ровано в ледниках и снежниках. На каждого жителя нашей планеты приходится около 300 млн.м3. воды. То есть каждый из нас является владельцем такого водохра­нилища как Можайское на Москва-реке. К тому же и распределены они как по поверхности Земного шара, так и по временам года чрезвычайно нерав­номерно и во многих районах самые крупные водные артерии находятся в районах относительно мало заселенных и слабо освоенных.

В первую очередь здесь следует назвать самую крупную реку на нашей планете – Амазонку, на которую приходится около 1/6 всего стока рек,. На Земле условно выделяют 4 океана :- Тихий -Атлантиче­ский -Индийским -- Северный Ледовитый -Некоторые исследователи выде­ляют пятый - Южный океан, который омывает берега Антарктиды. Море - Различают внутренние, окраинные. Составной частью гидросферы является воды суши, которые разделяются на поверхностные и подземные.

Поверхностные воды - воды суши, которые постоянно или временно находятся на земной по­верхности в жидком или твердом состоянии в форме водных объектов. Река - естественный водный поток, который течет в разработанном им заглублении, - русле.

Самая длинная река в мире - Нил (6671 км), самая полноводная - Амазонка (объем воды в устье составляет 200 тыс. м3/с).

Озеро - водоем, который образовался в замкнутом естественном заглублении на поверхности суши. Озера используются в качестве путей сообщения, минеральное сырье. Добывают также лечебную грязь.

Болота - излишне увлажнены участки суши. Со слоем торфа не менее 0,3 м. Болота регулируют сток вод, увлажняют атмосферный воздух. На болотах разрабатывают торф, который используется в качестве удобрения, топлива и химического сырья.

Ледники - естественные скопления льда на земной поверхности. Ледники - один из главных ресурсов пресной воды

Подземные воды - воды, которые находятся в порах и пустотах горных пород верхней части земной коры. Объемы потребления подземных вод во многих регионах Земли значительно превышают их возобновляемость, что яв­ляется причиной па­дения их уровня.

Особенный вид источников, которые фонтанируют - гейзеры . Термальные воды дают тепловую энергию, минеральные и радиоактивные воды используются в медицине. Из подземных вод получают йод, соли, разные металлы.

ПРОБЛЕМА ДЕФИЦИТА ПРЕСНОЙ ВОДЫ

Человечеству для жизни нужна не просто вода, не любая вода, а вода пресная и определенного качества. А ее очень и очень мало. Не следует забывать, что из каждых 100 л воды на Земле 97 л имеют соленый вкус. В 1999 году Экологическая программа ООН (ЮНЕП) сообщила о том, что нехватка воды станет одной из самых насущных проблем нового тысячелетия. Всемирный водный совет полагает, что к 2020 году, чтобы прокормить растущее население планеты, нам понадобится на 17% больше воды, чем будет в нашем распоряжении. Отмечается падение уровня подземных вод на 1-3 м в год. Например, на производство одной тонны пшеницы уходит тысяча тонн воды. Программа ЮНЕСКО по оценке водных ресурсов Организации объединенных наций подго­товила и обнародовала второй доклад «Вода: наша общая ответственность», содержащий оценку состояния запасов пресной воды. В настоящее время пятая часть населения, или 2,6 миллиарда человек, не имеют доступа к чистой питьевой воде. 40 процентов населения или 1,6 миллиарда, большая часть из которых проживает в Китае и Индии, лишены основных услуг в плане санитарии. Это приводит к катастрофическим последствиям: ежегодно более 2,2 млн. че­ловек, главным образом в развивающихся странах, умирают от болезней, связанных с низким ка­чеством воды. Около 6 тыс. детей ежедневно умирают от болезней, которые можно предотвра­тить путем улучшения санитарно-гигиенических условий. В связи с этим 2005-2015 годы по ини­циативе ООН провозглашены международным десятилетием "Вода для жизни".

По мнению многих специалистов, причиной большинства экономических и политических конфликтов 21 века станет борьба за пресную воду. Основные проблемы в области совместного использования водных ресурсов в различных странах возникают по поводу количества воды, потребляемой на производство электроэнергии и направляемой на орошение принципов распределения воды среди потребителей; качества воды. Положение осложняется если подача воды в регион либо страну осуществляется по оста­точному принципу. Каждая страна забирает необходимое количество воды без учета потребно­стей других водопользователей.

Водные ресурсы РБ. Ресурсы поверхностных вод Беларуси оцениваются в 58 км 3 в год, по этому показателю она занимает восьмое место среди стран СНГ. Около 55 % годового стока приходится на реки бассейна Черного моря и, 45 % – Балтийского. Большая часть речного стока (59%) формируется в пределах Беларуси. Приток воды с территории соседних государств (России и Украины) равен в год (41%).

Статус достаточно крупных рек, длина которых более 500 км, имеют только семь рек - Западная Двина, Неман, Вилия (бассейн Балтийского моря), Днепр, Березина, Сож и Припять (бассейн Черного моря). Ресурсы поверхностных вод включают также озера и водохранилища. В Беларуси насчитывается свыше десяти тысяч озер (10 800). Большинство озер расположено в северной части Беларуси - в Белорусском Поозерье. Озера здесь образовались в ледниковый период. Движущиеся огромные ледниковые глыбы выпахивали перед собой углубления, которые после таяния ледника заполнялись водой.

Озера Беларуси играют огромную роль в удовлетворении промышленных и бытовых нужд. Запасы содержащейся в них пресной воды идут в непосредственное использование человеком. Озера являются средоточением рыбных богатств и скоплениями такого ценного сырья, как сапропеля. Многие озера расположены близко одно от другого или соединены одним водотоком и образуют группы - Нарочанскую, Браславскую, Ушачскую и др. Самые крупные из озер: Нарочь (площадь зеркала воды 79,6 км 2), Освейское (52,8 км 2), Лукомское (37,7 км 2), Дривяты (36,1 км 2), Нещердо, Снуды, Свирь. Северные озера отличаются хорошей сохранно­стью озерных котловин, что позволяет вести их комплексное использование. Озера на юге страны носят черты деградации, чаще всего имеют низкие заболачиваемые берега, плоские и неглубокие озерные котловины. Особо крупными из них являются: Червоное (40,8 км 2), Выгонощанское (26 км 2), Черное, Споровское. Мало озер в центральной части страны. Суммарная площадь зеркала всех озер Беларуси составляет почти 2 тыс. км 2. Неравномерность размещения водных ресурсов компенсируется строительством водохранилищ и прудов. По обеспеченности водными ресурсами Беларусь находится в сравнительно благоприятных условиях.

Водообеспеченность рес­публики составляет 175 м 3 /км 2 , или 3,6 тыс. м 3 на человека. Это выше, чем в таких странах Европы, как Германия (1,3), Польша (2,2), Украина (1,0), и др.

Водохранилище - искусственный водоем с полным объемом задержанных водных масс более 1 млн. м 3 . На территории Беларуси сооружено более 140 водохранилищ различного хозяйственного назначения. Создание водохранилищ вызвано необходимостью: - уменьшения маловодья, - перераспределения стока между сезо­нами год, в интересах гидро­энергетики, разви­тия рекреации, водного транспорта и др.; - (рыболовство и рыбоводство - уловы рыбы на водохранили-щах страны уже превысили уловы в озерах); - улучшение природных условий прилегающих территорий: смяг­чение климата, водное благоустройство и т.п.. В районе крупных городов часто строят водохранилища с целью технического водоснабжения, так как вода используется на различных предприятиях.

Изменение гидрологического режима оказывает большое влияние на прилегающее к водохранилищу территории - над самим водоемом и на прилегающих терри­ториях изменяется микроклимат –, температура, влажность, ветровой ре­жим и т.д. Но влияние даже крупных водохранилищ, на климат сказывается более или менее за­метно лишь в береговой полосе на расстоянии 1-3 км. от берега. Водохранилища – “ключ” к решению многих хозяйственных проблем, но и одновременно "фокус" противоречии между водопользователями и водопотребителями. Наиболее ощутимые отрицательные последствия создания и эксплуатации водохранилищ , затопление земель; переформирова­ние берегов, повышение уровня грунтовых вод и вызываемое им заболачивание и подтопление земель, изменение условий обитания водной и наземной фауны и флоры в долине реки, коренная перестройка экосистем самого водотока, избыточное развитие сине-зеленых водорослей (цвете­ние воды) и т.п.. В Беларуси В целом создано и обустроено несколько тысяч место отдыха на озерах, водохранилищах. В минском районе выполняются работы по реконструкции зон отдыха водохранилищ "Дрозды", "Комсомольское озеро", "Заславское" ", "Цнянское", "Вяча" и "Птичь""Криница".Выполнены работы по очистке Лошицкого водохранилища.В Гродненской области завершены работы по благоустройству более 100 мест отдыха на водо­хранилищах. В Витебской области мероприятия по обустройству набережных выполнено на 133 объектах. Аналогичные работы осуществляются и на территориях других областей. К числу искусственных водоемов относятся и пруды, которые аккумулируют местный сток. Их полный объем не превышает 1 млн. м 3 . Пруды предназначены для местного хозяйственно-бытового водообеспечения и иных целей. Прудовой фонд Беларуси составляют более 1500 ед. Значительные ресурсы подземных вод находятся в бассейне Днепра с притоками Березина и Сож. Всего разведано более 230 месторождений пресных подземных вод из них для промышленного освоения подготовлено около 200 месторождений. Возобновляемые ресурсы пресных поверхностных и подземных вод в целом по Беларуси сегодня и в перспективе оцениваются как достаточные для удовлетворения потребностей страны в воде.

Водное хозяйство формируется как отрасль хозяйства, занимающаяся изучением, учетом, планированием и прогнозированием комплексного использования водных ресурсов, охраной поверхностных и подземных вод от загрязнения и истощения, транспортировкой их к месту потребления. Основная задача водного хозяйства - обеспечение всех отраслей и видов хозяйственной деятельности водой в необходимом количестве и соответствующего качества. По характеру использования водных ресурсов отрасли народного хозяйства делят на водопотребителей и водопользователей. При вод о потреблении вода изымается из ее источников (рек, водоемов, водоносных пластов) и используется в промышленности, сельском хозяйстве, для коммунально-бытовых нужд; Водопотребление с точки зрения использования водных ресурсов подразделяют на возвратное (возвращаемое к источнику) и безвозвратное (потери).

Всего имеется 4254 водопользователя, на балансе которых 263 водозабора из поверхностных водных объектов и 4196 водозаборов подземных вод. Объем водопотребления определяется численностью городского населения и нормами хозяйственно-питьевого водопотребления на одного жителя. На период до 2010 г. прогнозируется обеспечение всего населения Беларуси питьевой водой не менее 400 л/сут. на человека. Таким образом, для удовлетворения потребностей в воде собственных водных ресурсов вполне достаточно.

Удельное водопотребление семей различного состава, л/сут на человека.

Полученные данные показывают, что семьи без детей используют больше воды на одного человека, чем семьи с детьми, причем в семьях с большим количеством детей удельное водопотребление ниже.

Водопользование связано обычно с процессами, когда используют не воду как таковую, а ее энергию или водную среду. На такой основе развивается гидроэнергетика, водный транспорт, рыбное хозяйство, система отдыха и спорта и др.

Обобщенным показателем эффективности использования водных ресурсов является водоемкость. Водоемкость показывает, сколько водных ресурсов нужно затратить для получения единицы ВВП. Динамика этого показателя может служить индикатором эффективности использования водных ресурсов. Основным резервом повышения эффективности использования водных ресурсов является сокращение потребления свежей воды. Второе направление - ликвидация многочисленных потерь воды в быту - отсутствие водомеров и низкие тарифы на воду для населения стимулируют расточительное использование дорогостоящей питьевой воды.