Заходи боротьби з забрудненням атмосфери

Основними й найбільш дієвими засобами боротьби із забрудненням атмосфери є економічні. В розвинутих країнах (Франції, Швеції, Швейцарії та ін.) діє продумана система заохочувальних і заборонних заходів, що допомагають уникнути забруднень. Фірми, які впроваджують безвідходні технології, найновіші системи очищення й т. п., мають істотні податкові пільги, що дає їм перевагу над конкурентами. Водночас фірми і підприємства, які забруднюють атмосферу, змушені платити дуже великі податки й штрафи. В багатьох країнах, крім державних санітарно – епідеміологічних служб, за станом атмосфери слідкують також численні громадські організації («зелені» товариства). В Швейцарії, наприклад, власник фабрики може одержати таке повідомлення: «Ваша фабри­ка забруднює повітря понад встановленої норми. Якщо Ви не встановите очисні фільтри й не ліквідуєте забруднення, наша екологічна організація розпочне в пресі кампанію проти Вашої продукції, в результаті чого Ваші збитки пе­ревищать ті витрати, які Вам потрібні для встановлення си­стеми очищення». Як правило, такі попередження діють ду­же ефективно, тому що для будь-якої фірми ярлик забруд­нювача навколишнього середовища рівноцінний швидкому економічному краху.

Величезна увага на Заході приділяється також виховній і просвітницькій роботі. У тій же Швейцарії, наприклад, дітям із самого раннього віку пояснюють, що для їхньої країни, де практично немає ніяких корисних копалин, чисте повітря, чисті озера й річки є основним національним багатством. Усьому світові відомі гірські швейцарські курорти з їхнім кришталево чистим повітрям, сліпучо – білими лижними трасами, гірськими озерами небесної блакиті. Кожний швейцарець буквально з молоком матері всотує любов до своєї прекрасної країни й для нього блюзнірством є навіть сама думка про це, що можна зазіхнути на цю кросу й чистоту.

Існують також організаційні, технологічні й інші методи боротьби з забрудненням атмосфери.

1. Зменшення кількості ТЕС за рахунок введення в дію більш потужних, забезпечених ефективними системами очи­щення й утилізації газових і пилових (аерозольних) від­ходів. Спостереження свідчать, що одна потужна ТЕС за­бруднює повітря набагато менше, ніж сотня котельних тієї ж сумарної потужності. Гази ТЕС очищаються в спеціаль­них установках — циклонах тощо. У деяких країнах не лише майже повністю очищають гази ТЕС від шкідливих домі­шок, але й одержують з цього економічну вигоду. Напри­клад, Франція забезпечує свої потреби в сірчаній кислоті за рахунок утилізації газів ТЕС (родовищ сірки у Франції немає).

На деяких ТЕС налагоджено виробництво брикетів з уловленого пилу, які використовуються як будівельний матеріал.

Свого часу на Заході, а потім і в нас пропагувалася хибна ідея спорудження на ТЕС надвисоких (300—500 м) димових труб. Цей захід дійсно знижував забруднення повітря в околицях ТЕС, проте забруднювалися більш від­далені райони, причому шкода від забруднення зростала,, тому що аерозоль у верхніх шарах атмосфери утримується дуже довго (роками) й випадає в районах, дуже далеких від забруднювача.

2. Очистка мінерального палива від піриту (сірчаного колчедану) до його надходження в топки ТЕС. Цей захід стає дедалі необхіднішим у зв'язку з тим, що якість вугіл­ля, яке використовується на ТЕС, з року в рік погіршуєть­ся (багатозольне, з підвищеним вмістом піриту). Ефектив­не очищення вугілля від піриту зменшує вміст сірчаних оксидів у димах ТЕС на 98—99 %.

3. Заміна вугілля та мазуту на ТЕС екологічно чистішим газовим паливом; ТЕС, що працюють на природному газі, крім СО2, не викидають у повітря інших забруднювачів.

4. Регулювання двигунів внутрішнього згорання в авто­мобілях, установка на них спеціальних каталізаторів для допалювання пального, заміна етильованого бензину на екологічно менш шкідливий, впровадження електронних систем для регулювання надходження пального.

5. Збільшення обсягів озеленення міст і селищ.

6. Правильне планування розташування житлових і про­мислових районів у містах. Вони мають знаходитися якомо­га далі одне від одного, а між ними обов'язково повинна створюватися зони зелених насаджень.

7. Використання під час будівництва звукопоглинаючих матеріалів.

8. Ізоляція джерел шуму кожухами, ковпаками, застосу­вання пристроїв, які зменшують шуми, та глушників (особ­ливо електронних).

9. Застосування на особливо шумних виробництвах за­собів індивідуального захисту (навушників, антивібраційного взуття тощо).

Семінар №3

Тема: Забруднення гідросфери.

План

1. Споживачі та користувачі прісної води.

2. Забруднення води.

3. Проблеми стічних вод.

4. Охорона підземних вод України.

5. Охорона вод Світового океану.

6. Стан водних басейнів України.

Реферати

1. Природні особливості і проблеми Карпат та Чорного моря.

2. Використання і охорона ресурсів Чорного і Азовського морів.

3. Вода, що ми п 'ємо.

4. Вимоги до якості питної води та проблеми забезпечення людства питною водою.

Література

5. Білявський Г.О, Падун М.М., Фурдуй Р.С. Основи загальної екології.- К.іЛибідь, 1995.

6. Запольський А.К., СалюкА.І. Основи екології.- К: Вища школа, 2001.

7. Джигирей В. С Екологія та охорона навколишнього природного середовища.- К.: Знання, 2000.

8. Лук 'янова Л.Б. Основи екології.- К.: Вища школа, 2000.

9. Назарук М.М. Основи екології та соціоекології.- Львів: Афіша, 2000.

СПОЖИВАЧІ ПРІСНОЇ ВОДИ

Проблема забезпечення людства чистою водою нині надзвичайно загострилася, оскільки наявні ресурси прісної води в багатьох районах є недостатніми для задоволення всіх споживачів не лише на перспективу, але й на сьогодні.

Усі галузі господарства за відношенням до водних ре­сурсів поділяють на дві групи: споживачі й корис­тувачі води.

Споживачі забирають воду з джерела, використовують її для виробництва промислової й сільськогосподарської продукції, а потім повертають, але вже в іншому місці, в

іншій кількості та іншій якості.

Користувачі воду з джерела не забирають, а використо­вують її як середовище (водний транспорт, рибальство, порт тощо) або як джерело енергії (ГЕС). Проте і вони можуть змінювати якість води (наприклад, водний транс­порт забруднює воду).

Вода може використовуватися з різною метою: для по­треб промисловості, сільського, комунального господарства, транспорту та для господарсько-питиих потреб тощо.

Промисловість використовує близько 20 % загального рівня прісної води й її споживання. Кількість води, що споживається тим чи іншим промисловим підприємством, 1.1 лежить від типу продукції, що випускається, технології виробничого процесу, системи водопостачання (прямоточ­ної чи оборотної), кліматичних умов тощо.

У разі застосування проточної системи вода з водного джерела подається на промисловий об'єкт, використовується в процесі виробництва продукції, потім надходить чи очисні споруди й після відповідного очищення скидається в водойму. При такій системі використовується велика кількість води, але частка необоротного споживання невелика.

При оборотній системі водопостачання відпрацьована вода після відповідної очистки не скидається у водойму, а багаторазово використовується в процесі виробництва. Витрати води у цьому разі набагато нижчі. Наприклад, як­що ТЕС потужністю 1 млн. кВт при прямоточному водопос­тачанні щорічно споживає 1,5 км³ води (головним чином для охолодження агрегатів), то при оборотній схемі ли­ше 0,12 км³, тобто в 13 разів менше.

Для оцінки обсягів промислового водоспоживання ви­користовується термін водоємність виробництва. Під нею розуміють кількість води (м³), необхідну для виробництва 1 т готової продукції. Водоємність різних видів продукції дуже різниться.

Найбільшим споживачем води в промисловості є атомна енергетика — АЕС використовують у середньому вдвічі більше води на 1 кВт виробленої електроенергії, ніж ТЕС.

Сільське господарство є основним споживачем прісної води (70 % усього її використання). Це зумовлено в першу чергу збільшенням площ зрошуваного землеробства. Зро­шувані землі дають набагато більше продукції, ніж незрошувані (богарні). Так, у світі нині зрошується близько 15 % площ усіх сільськогосподарських угідь, проте вони дають понад 50 % усієї продукції (за вартістю).

Площа зрошуваних земель у світі швидко зростає: на початку XX ст. вона становила 40 млн. га, в 1970 р.— 235, а в 2000 р. за прогнозами досягне 420 млн. га.

Питоме водоспоживання під час зрошення залежить від виду сільськогосподарських культур, фізико-географічних умов району, технічного стану зрошувальних систем і способів поливу. Наведемо норми зрошення різних культур, м³/га:

Зернові — 1 500—3 500 Багаторічні трави — 2 000—8 000

Цукровий буряк —2500—6000 Рис —8000—15000

Втрати води під час зрошення (за рахунок випаровування) досягають великих значень (від 20 до 60 % водозабору). Деяка кількість води після зрошення повертається у водойми у вигляді зворотних вод, які, як правило, за сво­їм хімічним складом значно відрізняються від води, що використовувалася для зрошення, вони мають великий вміст солей.

Водопостачання населення задовольняє потреби в чистій воді й комунально-побутові потреби (робота підпри­ємств побутового обслуговування, поливання вулиць і зеле­них насаджень, протипожежні заходи тощо). Існує поняття питоме водоспоживання, тобто добовий об'єм води в літ­рах, що необхідний для задоволення всіх потреб одного жителя міста чи села. Питоме водоспоживання в містах більше, ніж у селах і значною мірою залежить від ступеня благоустрою (наявності водопроводу, каналізації, центра­льного водяного опалення тощо). У великих містах земної кулі питоме водоспоживання нині становить, л/добу на од­ну людину: Нью-Йорк і Москва — 600, Київ — 515, Париж і Луганськ — 500, Вінниця і Ужгород — 305, Лондон — 263, Івано-Франківськ — 230.

ЗАБРУДНЕННЯ ВОДИ

У результаті інтенсивного використання людством вод­них ресурсів відбуваються значні кількісні й якісні зміни в гідросфері. Кількісні зміни полягають у тому, що в певних районах змінюються кількість води, придатної для госпо­дарських потреб, водний баланс, режим рік тощо. Якісні зміни зумовлені тим, що більшість річок і озер є не лише джерелом водопостачання, а й тими басейнами, куди скида­ють промислові, сільськогосподарські й господарсько-побу­тові стоки. Це призвело до того, що нині на Землі вже практично не залишилося великих річкових систем з гідро­логічним режимом і хімічним складом води, не спотворе­них діяльністю людей (рис. 16).

Забруднення гідросфери поділяють на хімічне, фізичне, біологічне й теплове.

Хімічне забруднення води відбувається внаслі­док надходження у водойми з стічними водами різних шкідливих домішок неорганічної (кислоти, мінеральні солі, лу­пі тощо) й органічної природи (нафта й нафтопродукти, органічні сполуки, поверхнево-активні речовини, миючі за­соби, пестициди тощо). Більшість з них є токсичними (отруйними) для мешканців водойм. Це — сполуки миш'я­ку, свинцю, ртуті, міді, кадмію, хрому, фтору тощо. Вони поглинаються фітопланктоном і передаються далі по харчових ланцюжках більш високоорганізованим організмам, що супроводжується кумулятивним ефектом, який полягає в прогресуючому збільшенні вмісту шкідливих сполук у кож­ній наступній ланці харчового ланцюжка. Скажімо, в фіто­планктоні вміст шкідливої сполуки буде в десять разів більшим, ніж у воді, в зоопланктоні (рачки, личинки то­що)— підвищиться ще вдесятеро, в рибі, яка харчується зоопланктоном, — ще вдесятеро. У результаті в тканинах хижої риби (щука, судак)

концентрація отрути може в ти­сячі разів перевищувати її концентрацію у воді, що небез­печно для птахів, тварин і людей. Нещодавно, наприклад, було встановлено, що вміст ртуті в балтійській трісці по­декуди досягає 800 мг/кг маси. Це означає, що, з'ївши п'ять — вісім таких рибин, людина одержує стільки ртуті, скільки міститься в медичному термометрі. Сумної слави набула хвороба мінамата , вперше виявлена в людей, що їли рибу, виловлену японськими рибалками в затоці Мінамата, куди промислові підприємства безконтрольно скидали стоки з ртуттю.

Згубно впливають на стан водойм стічні води, що міс­тять розчинені органічні речовини або суспензії органічного походження. Більшість цих речовин сприяє зниженню вміс­ту кисню у воді. Особливої шкоди завдають нафта й нафто­продукти, які утворюють на поверхні води плівку, що пере­шкоджає газообмінові між водою й атмосферою й знижує вміст кисню у воді. Осідаючи на дно водойм, органічні суспензії замулюють його й затримують або повністю при­пиняють життєдіяльність донних мікроорганізмів, які перуть участь у самоочищенні. Під час гниття донних осад­ків, забруднених органічними сполуками, утворюються шкідливі й отруйні сполуки, зокрема сірководень, що за­бруднює всю воду в річці чи озері.

Основними постачальниками органічних речовин у стіч­них водах є підприємства целюлозно-паперової промисло­вості (одне з «найбрудніших» виробництв, створених люди­ною), нафтопереробні заводи, великі тваринницькі комплек­си тощо.

Велику кількість органічних сполук, яких раніше не було в природі, містять стоки хімічних підприємств. Багато і цих речовин біологічно активні, дуже стійкі й важко ви­даляються із стоків. Останнім часом особливе місце серед них посідають синтетичні миючі засоби —детергенти. Біль­шість з них містять фосфор. Зростання кількості фосфатів у річках, озерах і морях спричинює інтенсивний розвиток вічнозелених водоростей, «цвітіння» водойм, що супрово­джується різким зниженням вмісту у воді кисню, «замора­ми» риб, загибеллю інших водних тварин. Детергенти також надзвичайно утруднюють роботу каналізаційних споруд, вповільнюючи процеси коагуляції під час очищення стіч­них вод.

Кількість хімічних забруднювачів води постійно зростає. У 1992 р. їх зафіксовано вже 959 різновидів. Про шкідливу дію багатьох з них ми нині лише здогадуємося, оскільки вони мають пролонгований вплив, тобто їхня дія виявля­ється в наступних поколіннях живих істот і полягає в появі шкідливих мутацій, генетичних розладах тощо.

Фізичне забруднення води пов'язане із зміною її фізичних властивостей — прозорості, вмісту суспензій та інших нерозчинних домішок, радіоактивних речовин і тем­ператури.

Суспензії (пісок, намул, глинисті частки) потрапляють у водойми головним чином за рахунок поверхневого змиву дощовими водами з сільськогосподарських полів, особливо тоді, коли розорюються водозахисні смуги вздовж річок і орні ділянки наближаються до самого урізу води. Багато суспензій потрапляє у водотоки з діючих підприємств гір­ничорудної промисловості, таких, як промивочні установ­ки, драги тощо. Пил надходить у водойми також з сильними вітрами, особливо в суху погоду. Тверді частки різко знижують прозорість води, пригнічуючи процеси фотосинтезу водяних рослин, забивають зябра риб й інших водних тва­рин, погіршують смакові якості води. Особливу небезпеку для всього живого становлять радіоактивні домішки, що потрапляють у водойми завдяки викидам АЕС (особливо під час аварій), з частками золи від працюючих ТЕС тощо.

Теплове забруднення водойм є особливим ви­дом забруднення гідросфери. Воно спричинене спуском у водойми теплих вод від різних енергетичних установок. Величезна кількість тепла, що надходить з нагрітими во­дами в ріки й озера, істотно змінює їх термічний і біологіч­ний режими. Серед теплових забруднювачів гідросфери перше місце посідають АЕС.

Як свідчать спостереження, у ріках, які розташовані нижче від діючих ТЕС і АЕС, порушуються умови нересту риб, гине зоопланктон, риби уражуються хворобами й па­разитами.

Слід додати, що АЕС, як правило, скидають у водойми воду, нагріту до 45 °С.

Біологічне забруднення водного середовища полягає у надходженні до водойм із стічними водами різ­них видів мікроорганізмів, рослин і тварин (віруси, бакте­рії, грибки, найпростіші, черви), яких раніше тут не було. Багато з них є хвороботворними для людей, тварин і рослин. Серед біологічних забруднювачів перше місце посідають комунально-побутові стоки, особливо коли вони надходять у водойми без очищення. Проте навіть за наявності очис­них споруд деяка кількість вірусів, бактерій тощо все ж не затримується фільтрами й потрапляє у водойми. Про­мисловими біологічними забруднювачами є підприємства шкіро обробної промисловості, м'ясокомбінати, цукрові за­води.

Особливої гостроти біологічне забруднення водойм на­пуває в місцях масового відпочинку людей (рекреаційні й курортні зони узбережжя морів і озер). Через поганий стан каналізаційних і очисних споруд останніми роками міське керівництво Одеси, Маріуполя та інших міст на узбережжі Чорного й Азовського морів неодноразово закривало пляжі, бо в морській воді були виявлені збудники таких небез­печних хвороб, як вірусний гепатит, дизентерія, холера тощо.

ПРОБЛЕМА СТІЧНИХ ВОД

Неочищені або недостатньо очищені стічні води, потра­пляючи в природні водойми, призводять до зміни фізичного й хімічного складу їхніх вод, забруднюють їх. Усі природні водойми мають здатність до самоочищення. Самоочищен­ня — це розбавлення стічних вод, випадіння в осади твер­дих забруднювачів, хімічні, й інші природні процеси, що призводять до видалення з водойми забруднювачів і сприя­ють поверненню води до її первісного стану. Проте здат­ність водойми до самоочищення має свої межі. Велика кі­лькість забруднених вод, наявність у них токсичних для водних біоценозів речовин й інші причини обмежують здат­ність водойми до самоочищення. Нині річки, озера й інші водойми самотужки вже не можуть подолати дедалі зроста­юче антропогенне навантаження. Тому людство, якщо воно хоче мати майбутнє, повинно вдатися до спеціальних досить трудомістких і дорогих заходів для очищення забруд­нених вод і повернення джерел водопостачання до стану, придатного для подальшого їх використання. Комплекс заходів, що мають забезпечити нормальний стан водних об'єктів, включає такі:

нормування якості води, тобто розробка критеріїв щодо Зі" придатності для різних видів водокористування;

скорочення обсягів скидів забруднень у водойми шляхом вдосконалення технологічних процесів;

очистка стічних вод.

Нормування якості води в нашій країні здійснюється за відповідними правилами й нормативними актами. У прий­нятому Верховною Радою України Законі про охорону навколишнього природного середовища є спеціальний роз­діл щодо охорони водного середовища. В ньому викладено вимоги до складу й властивостей води для різних потреб народного господарства, підкреслюються принципи обов'я­зковості захисту всіх водокористувачів і водоспоживачів. Окремо наголошується на забороні скидання у водойми стічних вод, що містять цінні відходи, сировину, які можуть бути вилучені шляхом раціональної технології. В додат­ках до закону наводяться ГДК різних забруднювачів води. Законом передбачена адміністративна й карна відповідаль­ність за порушення правил користування водоймами, за­бруднення їх понад встановлені норми тощо. Скорочення обсягів скидів забруднень у водойми й пере­хід підприємств до роботи за схемою замкнутого циклу водокористування є головним напрямом захисту водного середовища в промисловості. За такою схемою водокори­стування промислове підприємство після очищення власних стічних вод повторно використовує їх у технологічному циклі, й забруднені стічні води взагалі не потрапляють у природні водойми. Розробка нових прогресивних техноло­гій дозволяє різко скоротити потреби у воді, а інколи й зов­сім відмовитися від неї. Наприклад, на деяких ТЕС за кор­доном замість водяного охолодження агрегатів використо­вується повітряне, що звело теплове забруднення водоймі до нуля.

У сільському господарстві, яке є основним споживачем води, слід запровадити сувору економію води, раціональне-її використання. Так, заміна поверхневого поливу на зро­шуваних землях більш раціональними методами (дощуван­ням, крапельним поливом тощо) дозволяє одержувати ті ж врожаї за витрат води у п'ять — сім разів менших. За; повідомленнями преси, на бавовняних плантаціях Туркменістану лише 54 % води доходять до рослин, решта просо­чується в землю через не облицьовані стінки каналів, при­зводить до заболочення ділянок магістральних каналів. Економія на облицюванні спричинює до значно більших, втрат — втрат води, виведення з сівообороту великих площ; землі.

Зменшенню кількості пестицидів, фосфатів, нітратів у водоймах сприяє часткова заміна хімізації сільського гос­подарства біологічними методами боротьби з шкідниками й хворобами рослин, чітке дотримання сівооборотів, введен­ня нових, більш продуктивних і стійких до хвороб і шкід­ників сортів культур.

Очищення стінних вод— це руйнування або видалення з них забруднюючих домішок і знищення в них хвороботворних мікробів. Нині використовуються два основних ме­тоди очищення стічних вод: очищення в штучних умовах: (на спеціально створених спорудах, установках) і в природ­них умовах (на полях зрошення, фільтрації, біологічних ставках тощо). Останнім часом за рубежем дедалі частіше використовують комбінацію цих двох методів. Забруднені стічні води послідовно очищають механічним, хімічним її біологічним способами.

Механічне очищення полягає у видаленні із стічних вод нерозчинних речовин (піску, намулу, глини), а також жи­рів, нафтопродуктів, смол тощо. Для цього використову­ють решітки, пісколовки, сита, відстійники, а також спеціальні фільтри й центрифуги. Сучасними передовими мето­дами на кращих зарубіжних установках із стічних вод виділяється до 95 % твердих нерозчинних домішок.

Хімічне очищення стічних вод відбувається після їх ме­ханічного очищення. Цей спосіб передбачає внесення в за­бруднену різними сполуками воду спеціальних речовин-реагентів, які, вступаючи в реакцію з забруднювачами, утворюють нешкідливі сполуки або нерозчинні речовини, що випадають в осад і видаляються.

Хімічні методи очищення дуже часто доповнюють фізико-хімічними, такими як випарювання, екстракція, нейтра­лізація, поглинання домішок спеціальними речовинами-сорбентами тощо.

Біологічний метод застосовується для очищення вод, оброблених механічним і хімічним шляхом. Цей спосіб полягає у використанні природних або штучних водойм, у яких розводять спеціальні мікроорганізми, що харчуються органічними домішками, наявними в стічних водах (орга­нічними кислотами, білками, вуглеводами, фенолами тощо), розкладаючи їх на прості нешкідливі сполуки (воду, вугле­кислий газ, мінеральні солі).

Слід додати, що деякі особливо токсичні стічні води хімічних підприємств взагалі не можна очистити сучасними методами. їх доводиться захороняти, закачуючи в підземні сховища. Таким чином створюються небезпечні об'єкти, бо завжди існує загроза прориву таких вод у підземні водонос­ні горизонти. В деяких країнах світу води, які не можна очистити, випарюють у відстійниках, різко зменшуючи об'єм і масу відходів, що підлягають захороненню.

Зазначимо, що ніякими сучасними методами очистити стічні води на 100 % не вдається, бо після певної межі затрати на кожний додатковий відсоток очищення зроста­ють по експоненті. Тому звичайно чинять так: очищають воду до певної економічно обгрунтованої межі, потім роз­бавляють її чистою природною водою так, щоб вміст домі­шок у суміші не перевищував ГДК, і скидають у водойму або використовують.

Для ілюстрації того, як працюють сучасні передові во­доочисні споруди в розвинутих країнах світу, розглянемо схему роботи такої станції поблизу м. Вісбадена (Німеччи­на). Тут діє складна комплексна система очищення досить забрудненої води річки Рейн. По спеціальній трубі щодоби з Рейну відбирається й надходить на станцію 100 тис. м* води. Вона потрапляє в гігантські ванни, де пропускається крізь фільтр, що відокремлює пісок, намул, мазут тощо. Довжина цього фільтра — 46 м. Після фільтрування воду «провітрюють» в каскаді резервуарів, підвищуючи вміст кисню. Далі вона зазнає багатоступінчастої обробки — коагуляції, фільтрування через пісок і активоване вугілля. Потім рейнська вода через інфільтраційні колодязі потра­пляє в підземні шари грунту на глибину 6—10 м, де змі­шується з ґрунтовими водами. Під землею вона циркулює тижні й навіть місяці, після чого через заборні колодязі її знову піднімають на поверхню. На цьому етапі вона вже досить чиста. Проте її знову інтенсивно «провітрюють», коагулюють і фільтрують. Останній етап очищення—18 герметичних фільтрів уповільненого никлу, де вода про­пускається через пісок. Потім воду хлорують, щоб уникнути бактеріального ураження у водопровідній мережі, і в та­кому вигляді вона надходить до споживача.