Защита гидросферы. Способы очистки сточных вод
Поверхностные воды охраняют от засорения, загрязнения и истощения. Для предупреждения засорения принимают меры, исключающие попадание в поверхностные водоемы и реки строительного мусора, твердых отходов, остатков лесосплава и других предметов, негативно влияющих на качество вод, условия обитания рыб и др. Истощение поверхностных вод превращают путем строгого контроля за минимально допустимым стоком вод. Важнейшая и наиболее сложная проблема — защита поверх-ггных вод от загрязнения. С этой целью предусматриваются ^дующие экозащитные мероприятия:
— развитие безотходных и безводных технологий; внедре-- ние систем оборотного водоснабжения;
— очистка сточных вод (промышленных, коммунально-бытовых и др.);
— закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты;
— очистка и обеззараживание поверхностных вод, используемых для водоснабжения и других целей.
способы очистки сточных вод
Главный загрязнитель поверностных вод — сточные воды,
этому разработка и внедрение эффективных методов очи-си сточных вод представляется весьма актуальной и экологически важной задачей. Наиболее действенным способом за-ты поверхностных вод от загрязнения их сточными водами
яется разработка и внедрение безводной и безотходной тех-огии производства, начальным этапом которой являетсясоз-ие оборотного водоснабжения.
I При организации системы оборотного водоснабжения в нее ночают ряд очистных сооружений и установок, что позволяет создать замкнутый цикл использования производственных бытовых сточных вод. При таком способе водоподготовки
сточные воды все время находятся в обороте и попадание их в
поверхностные водоемы полностью исключено.
Ввиду огромного многообразия состава сточных вод существуют различные способы их очистки: механический, физический, химический, химический, биологический и др. В зависимости от степени вредности и характера загрязнений очистка сточных
вод может производиться каким-либо одним способом или
комплексом методов (комбинированный способ). В процессе
очистки предусматривают обработку осадка (или избыточной
массы) и обеззараживание сточных вод перед сбросом их в
водоем. При механической очистке из производственных сточных вод путем процеживания, отстаивания и фильтрования удаля-ются до 90% нерастворимых механических примесей различной степени дисперсности (песок, глинистые частицы, окалину и др.), а из бытовых сточных вод — до 60%. Для этих целей применяют решетки, песколовки, песчаные фильтры, отстойники различных типов (рис. 20.5). Вещества, плавающие на поверхности сточных вод (нефть, смолы, масла, жиры, полимеры и др.), задерживают нефте- и маслоловушками и другого вида уловителями либо выжигают.
Химические и физико-химические методы очистки наиболее эффективны для очистки производственных сточных вод.
К основным химическим способам относят нейтрализацию и окисление. В первом случае для нейтрализации кислот и щелочей в сточные воды вводят специальные реагенты (известь, кальцинированную соду, аммиак), во втором — различные окислители.
Для очистки коммунально-бытовых промстоков целлюлоз-бумажных, нефтеперерабатывающих, пищевых предприятий
используют биологический (биохимический) метод. Метод
основан на способности искусственно вселяемых микроорганизмов использовать для своего развития органические и некоторые неорганические соединения, содержащиеся в сточных водах (сероводород, аммиак, нитриты, сульфиды и т. д.). Очистку ведут с помощью естественных (поля орошения, поля фильтрации, биологические пруды и др.) и искусственных методов (аэротенки, метантенки, биофильтры, циркуляционные длительные каналы).
После осветления сточных вод образуется осадок, который аживают в железобетонных резервуарах (метантенках), а затем удаляют на иловые площадки для подсушивания. Подсушенный осадок обычно используется как удобрение.
17. Почва. Её состав, строение, свойства. Экологические проблемы.
Почва — поверхностный слой литосферы Земли, обладающий плодородием и представляющий собой полифункциональную гетерогенную открытую четырёхфазную (твёрдая, жидкая, газообразная фазы и живые организмы) структурную систему, образовавшуюся в результате выветривания горных пород и жизнедеятельности организмов.[1] Её рассматривают как особую природную мембрану (биогеомембрану), регулирующую взаимодействие между биосферой, гидросферой и атмосферой Земли. Почвы являются функцией от климата, рельефа, исходной почвообразующей породы, микроорганизмов, растений и животных (то есть биоты в целом), человеческой деятельности и изменяются со временем.
Почва - рыхлый поверхностный слой земной коры, образовавшийся в результате длительного воздействия на литосферу атмосферы, воды, животных и растений. Почва состоит из хорошо выраженных слоев, называемых почвенными горизонтами, различающихся по структуре, составу и цвету (рис.). Верхний горизонт А, гумусовый, населенный многочисленными видами растений, животных, микроорганизмов, содержит отмершие части растений, трупы животных. За счет процессов гумификации Горизонт А подразделяется на подслои: А0 - подстилка, А, - собственно гумусовый, А2 - выщелоченная светлоокрашенная почва. Следующий горизонт В состоит в основном из минеральной части почвы. Органические вещества переработаны здесь редуцентами и равномерно перемешаны с мелкозернистой материнской породой. Горизонт С представляет собой слабо измененную материнскую породу.
Последовательность почвенных горизонтов называют почвенным профилем. Почвенный профиль и толщина горизонтов варьируются в зависимости от каждой природно-климатичсской зоны и определенного рельефа местности.
Свойства почвы зависят от состава и особенностей твердой, жидкой, газообразной и живой ее частей. Так как почва является продуктом жизнедеятельности многих организмов: растений, животных, микроорганизмов, то их обилие, соотношение групп определяют свойства почвы. Самым важным из них является ее плодородие.
Основу почвенной биоты составляют микроорганизмы.
Важную роль в почвообразовательных процессах играют организмы, разлагающие органические вещества. От обилия органических веществ, их разрушения микроорганизмами с образованием гумусовых соединений зависят структура и плодородие почвы.
К мезофауне почвы относятся нематоды, энхитреиды, микроартроподы (клещи и ногохвостки). Микроартроподы и энхитреиды исчисляются тысячами на 1 м2, нематоды - миллионами.
К макрофауне принадлежат крупные насекомые и их личинки, дождевые черви. Наибольшими по биомассе компонентами почвы являются корни растений. К макрофауне относятся также роющие позвоночные: кроты, суслики, слепушонки, мыши, полевки и др.
В почве есть болезнетворные организмы, становящиеся причиной заболеваний и сельскохозяйственных животных и человека.
Влияние на состояние здоровья человека химический состав почвы оказывает через воду, растения и животных.
Экологические проблемы почвы.
Эрозия почв, разрушение почв под действием ветра, воды, техники и ирригации. Наиболее опасна водная эрозия - смыв почвы талыми, дождевыми и ливневыми водами. Водные эрозии отмечаются при крутизне уже 1-2°. Водной эрозии способствует уничтожение лесов, вспашка по склону.
Ветровая эрозия характеризуется выносом ветром наиболее мелких частей. Ветровой эрозии способствует уничтожение растительности на территориях с недостаточной влажностью, сильными ветрами, непрерывным выпасом скота.
Техническая эрозия связана с разрушением почвы под воздействием транспорта, землеройных машин и техники.
Ирригационная эрозия развивается в результате нарушения правил полива при орошаемом земледелии. Засоление почв в основном связано с этими нарушениями. В настоящее время не менее 50% площади орошаемых земель засолено, потеряны миллионы ранее плодородных земель. Особое место среди почв занимают пахотные угодья, т. е. земли, обеспечивающие питание человека. По заключению ученых и специалистов, для питания одного человека следует обрабатывать не менее 0,1 га почвы. Рост численности жителей Земли напрямую связан с площадью пахотных земель, которая неуклонно сокращается. Так в РФ за последние 27 лет площадь сельскохозяйственных угодий сократилась на 12,9 млн. га, из них пашни - на 2,3 млн. га, сенокосов - на 10,6 млн. га. Причинами этого являются нарушение и деградация почвенного покрова, отвод земель под застройку городов, посёлков и промышленных предприятий.
На больших площадях происходит снижение продуктивности почв из-за уменьшения содержания гумуса, запасы которого за последние 20 лет сократились в РФ на 25-30%, а ежегодные потери составляют 81,4 млн. т. Земля сегодня может прокормить 15 млрд. человек. Бережное и грамотное обращение с землей сегодня стало самой актуальной проблемой.
Хозяйственная деятельность человека в настоящее время становится доминирующим фактором в разрушении почв, снижении и повышении их плодородия.
18. Состав атмосферы и ее экологические проблемы.
Атмосфе́ра (от. др.-греч. ἀτμός — пар и σφαῖρα — шар) — газовая оболочка (геосфера), окружающая планету Земля. Внутренняя её поверхность покрывает гидросферу и частично земную кору, внешняя граничит с околоземной частью космического пространства.
Состав воздуха в приземном слое
Компонент
Содержание в мольных %
Молярная масса
| Азот N2 78,04 28,013 | Кислород O2 20,948 31,998 | Аргон Ar 0,934 29,948 | Диоксид углерода CO2 0,033 44,009 | Неон Ne 0,001818 20,183 | Гелий He 0,000524 4,003 | Метан CH4 0,0002 16,043 | Криптон Kr 0,000114 83,800 | Водород H2 0,00005 2,0159 | Оксид азота (1) N2O 0,00005 44,013 | Ксенон Xe 0,0000087 131,300 |
Примечание. Озон O3, диоксид серы SO2, оксид азота NO2, аммиак NH3, оксид углерода СО присутствуют в качестве примесей, и их содержание может меняться.
Экологические проблемы:
- вымывание из атмосферы кислот
– «кислотные дожди»;
- утончение и перфорация слоя стратосферного озона, который защищает земную жизнь от ультрафиолетового излучения Солнца и появление озоновых дыр;
- потепление климата, вызванное накоплением в атмосфере газов, поглощающих инфракрасное излучение и препятствующих его рассеянию,
- «парниковый эффект»;
- фотохимический смог в городах и т.д.
Кислотные осадки ( дожди, туманы, снег) - это осадки, кислотность которых выше нормальной. Мерой кислотности является значение pH (водородный показатель). Шкала значения pH идет от 02 ( крайне высокая кислотность), через 7 ( нейтральная Среда) до 14 (щелочная среда), причем нейтральная точка ( чистая вода) имеет pH=7. Дождевая вода в чистом воздухе имеет pH=5,6. Чем ниже значение pH, тем выше кислотность. Если кислотность воды ниже 5,5 , то осадки считаются кислотными. На обширных территориях промышленно развитых стран мира выпадают осадки, кислотность которых превышает нормальную от 10 - 1000 раз (рН= 5-2,5).
Озон это кислород (О2), который на высоте от 12 до 50 километров под воздействием солнечных лучей ионизируется, приобретая при этом еще один атом кислорода, в результате чего и получается озон (О3). Озоновый слой есть скопление молекул озона в верхних слоях атмосферы,этот слой и предохраняет жизнь на земле от опасных ультрафиолетовых лучей. Обширные зоны, где наблюдается снижение концентрации озона в верхних слоях атмосферы, получили названия Озоновые дыры.
парниковый эффект представляет собой явление, при котором способность атмосферы пропускать необходимое ей количество солнечной энергии – ультрафиолетовых лучей, существенно снижается. Благодаря подобному явлению на поверхности нашей планеты, в нижних слоях атмосферы происходит значительное потепление, большее, чем в том случае, если бы атмосферы не было совсем. По мнению ученых, без атмосферы температура поверхности Земли составляла бы -17 градусов, в настоящее же время она составляет 15 градусов.
Фотохимический смог
Оксид азота (IV) является серьезным загрязнителем атмосферы. Основным источником его попадания в воздух являются выхлопы автомобилей. Под действием яркого солнечного света он реагирует с кислородом воздуха с образованием озона и оксида азота(II):
NO2 + O2 = O3 + NO
Озон — сильный окислитель-оксидант. При его взаимодействии с продуктами неполного сгорания бензина образуются органические перекиси. Фотооксиданты (озон и органические перекиси) вызывают старение и разрушение клеток. Они раздражают слизистые оболочки органов зрения, дыхания и желудочно-кишечного тракта, а так же вызывают онкологические заболевания. С ростом числа автомобилей фотохимический смог можно наблюдать в солнечные безветренные дни в крупных городах (таких как Лос-Анджелес, Токио, Вашингтон, Москва).