Дополнительный материал по химии на тему: «ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПРИРОДНЫХ ВОД»

Дополнительный материал по химии на тему:  «ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПРИРОДНЫХ ВОД» Под   загрязнением   водоемов   понимается   снижение   их   биосферных функций и экономического значения в результате поступления в них вредных веществ.   Одним   из   видов   загрязнения   водоемов   является  тепловое загрязнение. Электростанции, промышленные предприятия часто сбрасывают подогретую воду в водоем. Это приводит к повышению в нем температуры воды.   С   повышением   температуры   в   водоеме   уменьшается   количество кислорода,   увеличивается   токсичность   загрязняющих   воду   примесей, нарушается биологическое равновесие. В   загрязненной   воде   с   повышением   температуры   начинают   бурно размножаться болезнетворные микроорганизмы и вирусы. Попав в питьевую воду, они могут вызвать вспышки различных заболеваний. В ряде регионов важным источником пресной воды являлись подземные воды.   Раньше   они   считались   наиболее   чистыми.   Но   в   настоящее   время   в результате   хозяйственной   деятельности   человека   многие   источники подземной воды также подвергаются загрязнению. Нередко это загрязнение настолько велико, что вода из них стала непригодной для питья.   химическая,   сталелитейная, Человечество потребляет на свои нужды огромное количество пресной воды. Основными  ее потребителями  являются промышленность   и сельское   Наиболее   водоемкие   отрасли   промышленности   – хозяйство. горнодобывающая,   нефтехимическая, целлюлозно­бумажная   и   пищевая.   На   них   уходит   до   70   %   всей   воды, затрачиваемой в промышленности. Главный же потребитель пресной воды – сельское   хозяйство:   на   его   нужды   уходит   60–80%   всей   пресной   воды.   В современных условиях сильно увеличиваются потребности человека в воде на коммунально­бытовые   нужды.   Объем   потребляемой   для   этих   целей   воды зависит от региона и уровня жизни и составляет от 3 до 700 л на одного человека. В Москве, например, на каждого жителя приходится около 650 л, что является одним из самых высоких показателей в мире. Из анализа водопользования за 5–6 прошедших десятилетий вытекает, что   ежегодный   прирост   безвозвратного   водопотребления,   при   котором использованная вода безвозвратно теряется для природы, составляет 4–5 %. Перспективные   расчеты   показывают,   что   при   сохранении   таких   темпов потребления и с учетом прироста населения и объемов производства к 2100 г. человечество может исчерпать все запасы пресной воды. Уже в настоящее время недостаток пресной воды испытывают не только территории,   которые   природа   обделила   водными   ресурсами,   но   и   многие регионы,   еще   недавно   считавшиеся   благополучными   в   этом   отношении.   Внастоящее   время   потребность   в   пресной   воде   не   удовлетворяется   у   20 % городского и 75 % сельского населения планеты. Вмешательство   человека   в   природные   процессы   затронуло   даже   крупные реки, такие как Волга, Дон, Днепр, изменив в сторону уменьшения объемы переносимых   водных   масс  (сток   рек).  Используемая   в  сельском   хозяйстве вода по большей части расходуется на испарение и образование растительной биомассы и, следовательно, не возвращается в реки. Уже сейчас в наиболее обжитых районах страны сток рек сократился на 8 %, а у таких рек, как Дон, Терек, Урал – на 11–20 %. Весьма драматична судьба Аральского моря, по сути   прекратившего   существование   из­за   чрезмерного   забора   вод   из   рек Сырдарьи и Амударьи на орошение. Ограниченные запасы пресной воды еще больше сокращаются из­за их загрязнения. Главную опасность представляют сточные воды (промышленные, сельскохозяйственные и бытовые), поскольку значительная часть использованной воды возвращается в водные бассейны в виде сточных вод. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД Качество воды большинства водных объектов не отвечает нормативным требованиям.   Многолетние   наблюдения   за   динамикой   качества поверхностных   вод   обнаруживают   тенденцию   увеличения   числа   створов   с высоким   уровнем   загрязненности   (более   10   ПДК)   и   числа   случаев экстремально высокого содержания (свыше 100 ПДК) загрязняющих веществ в водных объектах. Состояние   водных   источников   и   систем   централизованного водоснабжения не может гарантировать требуемого качества питьевой воды, а в ряде регионов (Южный Урал, Кузбасс, некоторые территории Севера) это состояние   достигло   опасного   уровня   для   здоровья   человека.   Службы санитарно­эпидемиологического   надзора   постоянно   отмечают   высокое загрязнение поверхностных вод. Около 1/3 всей массы загрязняющих веществ вносится в водоисточники с поверхностным   и   ливневым   стоком   с   территорий   санитарно неблагоустроенных   мест,   сельскохозяйственных   объектов   и   угодий,   что влияет на сезонное, в период весеннего паводка, ухудшение качества питьевой воды, ежегодно отмечаемое в крупных городах, в том числе и в Москве. В связи с этим проводится гиперхлорирование воды, что, однако, небезопасно для здоровья населения в связи с образованием хлорорганических соединений. Одним из основных загрязнителей поверхностных вод является нефть и нефтепродукты. Нефть может попадать в воду в результате естественных ее выходов в районах залегания. Но основные источники загрязнения связаны с человеческой   деятельностью: транспортировкой, нефтедобычей,переработкой и использованием нефти в качестве топлива и промышленного сырья. Среди продуктов промышленного производства особое место по своему отрицательному воздействию на водную среду и живые организмы занимают токсичные   синтетические   вещества.   Они   находят   все   более   широкое применение   в   промышленности,   на   транспорте,   в   коммунально­бытовом хозяйстве.   Концентрация   этих   соединений   в   сточных   водах,   как   правило, составляет 5–15 мг/л при ПДК 0,1 мг/л. Эти вещества могут образовывать в водоёмах   слой   пены,   особенно   хорошо   заметный   на   порогах,   перекатах, шлюзах. Способность к пенообразованию у этих веществ появляется уже при концентрации 1–2 мг/л. Наиболее   распространенными   загрязняющими   веществами   в поверхностных   водах   являются   фенолы,   легко   окисляемые   органические вещества,   соединения   меди,   цинка,   а   в   отдельных   регионах   страны   – аммонийный   и   нитритный   азот,   лигнин,   ксантогенаты,   анилин,   метил меркаптан, формальдегид и др. Огромное количество загрязняющих веществ вносится в поверхностные воды со сточными водами предприятий черной и цветной   металлургии,   химической,   нефтехимической,   нефтяной,   газовой, угольной,   лесной,   целлюлозно­бумажной   промышленности,   предприятий сельского и коммунального хозяйства, поверхностным стоком с прилегающих территорий. Наибольшую   опасность   для   водной   среды   из   металлов   представляют ртуть, свинец и их соединения. Расширенное   производство   (без   очистных   сооружений)   и   применение ядохимикатов на полях приводят к сильному загрязнению водоемов вредными соединениями. Загрязнение водной среды происходит в результате прямого внесения ядохимикатов при обработке водоемов для борьбы с вредителями, поступления   в   водоемы   воды,   стекающей   с   поверхности   обработанных сельскохозяйственных угодий, при сбросе в водоемы отходов предприятий­ производителей, а также в результате потерь при транспортировке, хранении и частично с атмосферными осадками. Наряду   с   ядохимикатами,   сельскохозяйственные   стоки   содержат значительное   количество   остатков   удобрений   (азота,   фосфора,   калия), вносимых на поля. Кроме того, большие количества органических соединений азота и фосфора попадают со стоками от животноводческих ферм, а также с канализационными стоками. Повышение концентрации питательных веществ в почве приводит к нарушению биологического равновесия в водоеме.  Вначале   в   таком   водоеме   резко   увеличивается   количество микроскопических   водорослей.   С   увеличением   кормовой   базы   возрастает количество   ракообразных,   рыб   и   других   водных   организмов.   Затем происходит   отмирание   огромного   количества   организмов.   Оно   приводит   к расходованию всех запасов кислорода, содержащегося в воде, и накоплению сероводорода. Обстановка в водоеме меняется настолько, что он становитсянепригодным   для   существования   любых   форм   организмов.   Водоем постепенно «умирает». Современный   уровень   очистки   сточных   вод   таков,   что   даже   в   водах, прошедших   биологическую   очистку,   содержание   нитратов   и   фосфатов достаточно для интенсивного эвтрофирования водоемов. Эвтрофизация  – обогащение водоема биогенами, стимулирующее рост фитопланктона.   От   этого   вода   мутнеет,   гибнут   бентосные   растения, сокращается концентрация растворенного кислорода, задыхаются обитающие на глубине рыбы и моллюски. Во многих водных объектах концентрации загрязняющих веществ превышают ПДК, установленные санитарными и рыбоохранными правилами. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД Загрязнению   подвергаются   не   только   поверхностные,   но   и   подземные воды. В целом состояние подземных вод оценивается как критическое и имеет опасную тенденцию дальнейшего ухудшения. Подземные воды (особенно верхних, неглубоко залегающих, водоносных горизонтов)   вслед   за   другими   элементами   окружающей   среды   испытывают загрязняющее   влияние   хозяйственной   деятельности   человека.   Подземные воды   страдают   от   загрязнения   нефтяных   промыслов,   предприятий горнодобывающей промышленности, полей фильтрации, шламонакопителей и отвалов   металлургических   заводов,   хранилищ   химических   отходов   и удобрений,   свалок,   животноводческих   комплексов,   не   канализированных населенных   пунктов.   Происходит   ухудшение   качества   воды   в   результате подтягивания   некондиционных   природных   вод   при   нарушении   режима эксплуатации   водозаборов.   Площади   очагов   загрязнения   подземных   вод достигают сотен квадратных километров. Из загрязняющих подземные воды веществ   преобладают:   нефтепродукты,   фенолы,   тяжелые   металлы   (медь, цинк, свинец, кадмий, никель, ртуть), сульфаты, хлориды, соединения азота. Перечень   веществ,   не регламентирован,   поэтому   нельзя   составить   точную   картину   загрязнения подземных вод.   контролируемых   в   подземных   водах, Серьезное   препятствие   для   использования   канализационного   ила   и богатых биогенами сточных вод в сельском хозяйстве – их промышленное загрязнение.   Индустрия   часто   сбрасывает   свои   отходы,   содержащие   такие ядовитые вещества, как свинец, ртуть, хром и не разлагаемую биологически органику,   в   системы   канализации.   А   различные   стадии   обработки канализационных стоков не устраняют эти химические компоненты, которые губят организмы, используемые при вторичной очистке, тем самым снижая ее эффективность. Кроме того, они связываются с органическим веществом и,попадая в обработанный ил, делают его неприменимым в сельском хозяйстве, поскольку   он   становится   токсичным   для   растений.   Такие   сточные   воды непригодны и для орошения. Однако Акт о чистой воде в настоящее время требует от промышленных предприятий либо очищать от токсичных элементов сточные воды перед их сбросом   в   муниципальные   системы   канализации,   либо   находить альтернативные   способы   избавления   от   них.   Когда   нормы   по   такой предварительной   очистке   и   контроль   над   их   соблюдением   станут   более строгими, канализационный ил и сточные воды станут шире применяться в жизнедеятельности человека. Воздействия   человеческого   общества   на   гидросферу   приводят   к увеличению уровня содержания вредных веществ в гидросфере, появлению новых химических соединений, частиц и чужеродных предметов, чрезмерному повышению температуры, радиоактивности и т. д. Загрязнение   водоемов   угрожает   здоровью   человека   и   состоянию окружающей   среды,   ограничивает   возможности   дальнейшего   развития человеческого общества. Почти все стороны деятельности человека влекут те или   иные   формы   загрязнения.   Исходные   причины   –   стихийный   рост промышленности,   энергетики,   транспорта,   широкая   химизация   сельского хозяйства и быта, быстрый рост народонаселения планеты. Ежегодно в гидросферу сбрасывается около 6 ∙ 1011 тонн промышленных и бытовых стоков, около 1010 тонн нефти и нефтепродуктов; на разбавление сточных   вод   расходуется   40 %   объема   мировых   ресурсов   устойчивого речного   стока;   в   сельском   хозяйстве   используется   1011  тонн   минеральных удобрений,   из   которых   только   часть   усваивается   растениями,   а   остальное смывается в водоемы. Масштабы   загрязнения   так   велики,   что   естественные   процессы метаболизма и разбавляющая способность биосферы в ряде районов мира не в состоянии   нейтрализовать   вредное   влияние   хозяйственной   деятельности человека.   Накопление   стойких   веществ,   которые   почти   не   разрушаются   в природе (пестициды, полихлорбифенилы и др.), а также веществ, имеющих естественные   механизмы   разложения   или   усвоения   (удобрения,   тяжёлые металлы и др.), в количествах, превышающих способность гидросферы к их переработке, нарушает сложившиеся в ходе длительной эволюции природные системы   и   связи,   подрывает   способность   природных   комплексов   к саморегуляции. Введение в круговорот веществ гидросферы миллионов тонн хлорорганических соединений, в том числе пестицидов, приводит к тому, что, с   одной   стороны,   сокращается   численность   многих   видов   животных,   а   с другой   –   происходит   неконтролируемое   размножение   организмов,   легко вырабатывающих   устойчивые   формы.   Соединение   оксидов   азота   и   серы   с водой приводит к выпадению кислотных дождей, изменяющих pH среды и приводящих к гибели живые организмы:в   SO3  +  H2O  =  H2SO4 SO2  +  H2O  =  H2SO3 2NO2  +  H2O  =  HNO3  +  HNO2   загрязнения   гидросферы.   Поступление Загрязнение   континентальных   и   океанических   вод   углеводородами, образующимися   в   результате   многих   факторов,   связанных   с   добычей   и транспортировкой   нефти   и   нефтепродуктов,   является   одним   из   основных видов водоёмы сельскохозяйственных,   промышленных   и   бытовых   стоков   стимулирует процессы,  приводящие   к   ухудшению   качества   воды,  к   дефициту  O2  в   ней. Антропогенному   воздействию   подвергаются   большинство   озёр   и водохранилищ, замкнутые и полузамкнутые моря. Одна из крупных проблем – радиоактивное   загрязнение   окружающей   среды   в   результате   ядерных испытаний,   накопления   радиоактивных   отходов,   а   также   на   атомных предприятиях. Радиоактивное загрязнение Мирового океана составляет 1,9 ∙ 1017 Бк (беккерелей). Перед обществом стоит актуальная проблема разработки методов и способов сознательного   регулирования   обмена   веществом   и   энергией   между человечеством   и   биосферой,   включения   человеческой   деятельности   в биохимические   циклы   с   учётом   важнейших   закономерностей   развития биосферы.