Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

Березниковский филиал

Реферат

по дисциплине «Экология»

Вариант № 11

Тема: «Загрязнение водоёмов и грунтовых вод, и его последствие»

Выполнил: студент группы ИВТ-09д ______________ Новиков А.Ю.

Дата сдачи «____» _________ 2012 г.

Проверила:______________________ Морозова О.В.

Оценка «___________________»

Дата проверки «____» _________ 2012 г.

Березники, 2012

Оглавление

Введение. 3

Источники загрязнения водных ресурсов. 4

Проблема биоаккумуляции. 8

Синергические эффекты. 9

Питьевая вода. 9

Восстановление качества грунтовых вод. 11

Контроль за ядовитыми отходами в будущем. 11

Вывод. 13

Список литературы.. 14

 Введение

            Вода занимает особое положение среди природных богатств Земли. Известный русский и советский геолог академик А. П. Карпинский говорил, что нет более драгоценного ископаемого, чем вода, без которой жизнь невозможна.

            Вода в океане (94% от общего количества) – соленая. Количество пресной воды составляет 6% от общего объема воды на Земле, причем очень малая ее доля (всего 0,36%) имеется в легкодоступных для добычи местах. Большая частьпресной воды содержится в снегах, пресноводных айсбергах и ледниках (1,7%), находящихся в основном в районах южного полярного круга, а также глубоко под землей (4%).

            Грунтовые воды один  из важнейших ресурсов.  Обычно, за редким исключением, они обладают прекрасным качеством и без всякой очистки удовлетворяют требованиям  стандартов по питьевой воде. К великому несчастью, случаи загрязнения высококачественных грунтовых вод становятся все более  частыми.

            Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сельского хозяйства, значительное расширение площадей орошаемых земель, улучшение бытовых условий и ряд других факторов все больше усложняет проблемы обеспечения водой.

            обеспечения водой. Каждый житель Земли в среднем потребляет 650 куб.м. воды в год (1780 л в сутки). Большое количество воды требуется сельскому хозяйству (69%) главным образом для орошения, 23% воды потребляет промышленность, 6% расходуется в быту.

            С учетом потребностей воды для промышленности и сельского хозяйства расход воды в нашей стране – от 125 до 350 л в сутки на человека (в Санкт-Петербурге 450 л, в Москве – 400 л). В развитых странах на каждого жителя приходится 200-300 л воды в сутки, в городах 400-500 л, в Нью-Йорке – более 1000 л, в Париже – 500 л, в Лондоне – 300 л. В то же время 60% суши не имеет достаточного количества пресной воды. Четверть человечества (примерно 1,5 млн. человек) ощущает её недостаток, а ещё 500 млн страдают от недостатка и плохого качества питьевой воды.

            Большая часть воды после ее использования для хозяйственно-бытовых

нужд возвращается в реки в виде сточных вод.

            На современном этапе, определяются такие направления рационального использования водных ресурсов: более полное использование ресурсов пресных вод, разработка новых технологических процессов, предотвращения загрязнения водоемов и сведения к минимуму потребление свежей воды.

Источники загрязнения водных ресурсов.

        Под загрязнением водных ресурсов понимают любые изменения физических, химических и биологических свойств воды в водоемах в связи со сбрасыванием в них жидких, твердых и газообразных веществ, которые причиняют или могут создать неудобства, делая воду данных водоемов опасной для использования, нанося ущерб народному хозяйству, здоровью и безопасности населения.

            Загрязнение поверхностных и подземных вод можно распределить на такие типы:

     механическое - повышение содержания механических примесей, свойственное в основном поверхностным видам загрязнений;

     химическое - наличие в воде органических и неорганических веществ токсического и нетоксического действия;

     бактериальное и биологическое - наличие в воде разнообразных патогенных микроорганизмов, грибов и мелких водорослей;

     радиоактивное - присутствие радиоактивных веществ в поверхностных или подземных водах;

     тепловое - выпуск в водоемы подогретых вод тепловых и атомных ЭС.

            Основными источниками загрязнения и засорения водоемов является недостаточно очищенные сточные воды промышленных и коммунальных предприятий, крупных животноводческих комплексов, отходы производства при разработке рудных ископаемых;  воды шахт, рудников, обработке и сплаве лесоматериалов; сбросы водного и железнодорожного транспорта; отходы  первичной обработки льна, пестициды и т.д. Загрязняющие вещества, попадая в природные водоемы, приводят к качественным изменениям воды, которые в основном проявляются в изменении физических свойств воды, в частности, появление неприятных запахов, привкусов и т.д.); в изменении химического состава воды, в частности, появление в ней вредных веществ, в наличии плавающих веществ на поверхности воды  и откладывании их на дне водоемов.

            Сточные воды разделяют на три группы: фановые, или фекальные; хозяйственно- бытовые, включающие стоки от камбуза, душей, прачечных и др.; подсланевые, или нефтесодержащие.

Для фановых сточных вод характерно высокое бактериальное загрязнение, а

также органическое загрязнение(химическое потребление кислорода

достигает1500-2000мг/л.). объём этих вод сравнительно невелик.

Хозяйственно бытовые сточные воды характеризуются невысоким органическим загрязнением. Эти сточные воды обычно сбрасываются за борт судна по мере образования. Сброс их запрещён только в зоне санитарной охраны.

Подсланевые воды образуются в машинных отделениях судов. Они отличаются высоким содержанием нефтепродуктов.

            Загрязнение сточными водами в результате промышленного производства, а также коммунально-бытовыми стоками ведет к эвтрофикации водоемов – обогащению их питательными веществами, приводящему к чрезмерному развитию водорослей, и к гибели других водных экосистем с непроточной водой (озер, прудов), а иногда к заболачиванию местности.

            Довольно вредным загрязнителем промышленных вод является фенол. Он содержится в сточных водах многих нефтехимических предприятий. При этом резко снижаются биологические процессы водоемов, процесс их самоочищения, вода приобретает специфический запах карболки.

            На жизнь населения водоемов пагубно влияют сточные воды целлюлозно-бумажной

промышленности. Окисление древесной массы сопровождается поглощением

значительного количества кислорода, что приводит к гибели икры, мальков и

взрослых рыб. Волокна и другие нерастворимые вещества засоряют воду и

ухудшают ее физико-химические свойства. На рыбах и на их корме -

беспозвоночных - неблагоприятно отражаются молевые сплавы. Из гниющей

древесины и коры выделяются в воду различные дубильные вещества. Смола и

другие экстрактивные продукты разлагаются и поглощают много кислорода,

вызывая гибель рыбы, особенно молоди и икры. Кроме того, молевые сплавы

сильно засоряют реки, а топляк нередко полностью забивает их дно, лишая рыб

нерестилищ и кормовых мест.

            Нефть и нефтепродукты на современном этапе являются основными загрязнителями внутренних водоемов, вод и морей, Мирового океана. Попадая в водоемы, они создают разные формы загрязнения: плавающую на воде нефтяную пленку, растворенные или эмульгированные в воде  нефтепродукты, осевшие на дно тяжелые фракции и т.д. Это затрудняет процессы фотосинтеза в воде из-за прекращения доступа солнечных лучей, а также вызывает гибель растений и животных. При этом изменяется запах, вкус, окраска, поверхностное натяжение, вязкость воды, уменьшается количество кислорода, появляются  вредные органические вещества, вода приобретает токсические свойства и  представляет угрозу не только для человека. 12 г нефти делают непригодной для употребления тонну воды.

             Что касается грунтовых вод, инфильтруясь и  просачиваясь  сквозь  почву,  она уносит с собой в грунтовые воды все растворимые в ней вещества.  Почва не может  задержать их. Следовательно, любое химическое вещество, примененное, размещенное, разлитое,  рассыпанное на земле или попавшее в нее, может загрязнить грунтовые воды, делая её не применимой для живых существ (по крайней мерее без отчистки).

              В настоящее время основными источниками загрязнения  грунтовых  вод признаны:

   - неправильно устроенные хранилища  ядовитых  веществ, откуда они могут просачиваться в грунтовые воды;

   - протекающие подземные резервуары и трубопроводы.

   - пестициды и удобрения, применяемые на полях, газонах, в садах;

   - соль, которой посыпают дороги при гололеде;

   - мазут, применяемый на дорогах для связывания пыли;

   - излишки  применяемых  в  хозяйстве сточных вод и канализационного ила;

   - утечки при транспортировке.

             Hаибольшую проблему при загрязнении грунтовых вод создают некоторые

ядохимикаты,  с  трудом выявляемые из-за их очень низких концентраций,

но способные постепенно накапливаться в организме,  вызывая  многочис-

ленные расстройства здоровья, в том числе рак.

   Большинство ядохимикатов принадлежат к одному из двух классов:  тя-

желым металлам или синтетическим органическим соединениям.

             1. Тяжелые металлы.

             Тяжелыми металлами называют химические элементы-металлы,  у которых в чистом виде высокая плотность,  например свинец, олово, мышьяк, кадмий,  ртуть, хром, медь, цинк. Они широко используются в промышленности, однако чрезвычайно ядовиты. Их ионы и некоторые соединения растворимы в воде и могут попасть в организм,  где,  взаимодействуя с  рядом ферментов,  подавляют их активность.  Таким образом,  очень малые их количества чреваты крайне тяжелыми и физиологическими и неврологическими последствиями.  Особенно  хорошо  известны умственная отсталость,  вызываемая свинцовым отравлением,  а  также  психические  аномалии  и  врожденные уродства при ртутных отравлениях.

             2. Синтетические органические соединения.

             Все сложные молекулы в составе растительных и животных организмов это  природные органические вещества.  Помимо них люди научились получать сотни тысяч органических (в основе которых лежит углерод)  соединений, используемые для производства пластмасс, синтетических волокон,

искусственного каучука,  лакокрасочных покрытий, растворителей, пестицидов, защитных покрытий для дерева и многих других изделий химической

промышленности.  Такие вещества называют синтетическими  органическими

соединениями.

   Многие из них настолько напоминают природные, что могут усваиваться

организмом  и взаимодействовать с некоторыми ферментами и другими сис-

темами. Организм, однако, может оказаться неспособным разлагать их или

включать в метаболизм иным путем,  т.е.  они небиодеградирующие. В ре-

зультате они нарушают его  функционирование.  При  определенных  дозах

возможны острое отравление и смерть. Однако и небольшие дозы, получае-

мые на протяжении длительного периода,  приводят к  весьма  неприятным

эффектам,  например канцерогенному (развитие рака), мутагенному (появ-

ление мутаций) и тератогенному (врожденные дефекты у детей). Кроме то-

го,  они могут вызвать серьезные заболевания печени и почек, бесплодие

и многие другие физиологические и неврологические расстройства.

   Hаиболее опасны галогенированные углеводороды - органические соеди-

нения,  в которых один или более атомов водорода замещены атомами хло-

ра,  брома, фтора или йода. Эти четыре элемента относятся к классу га-

логенов, отсюда и название веществ.

   Самыми распространенными  являются  хлорированные углеводороды.  Их

часто применяют при  изготовлении  пластмасс  (поливинилхлорид,  ПВХ),

пестицидов (ДДТ), растворителей (тетрахлорфенол), электроизоляции (по-

лихлорированные бифенилы,  ПХБ),  пламягасящих веществ и многих других

изделий. ПХВ и диоксин - примеры хлоросодержащих углеводородов, широко

известных именно из-за своей опасности.

Проблема биоаккумуляции.

              Как тяжелые  металлы,  так и галогенированные углеводороды особенно опасны ввиду способности к биоаккумуляции.  Она заключается в том, что малые,  кажущиеся  безвредными дозы,  получаемые в течение длительного периода, накапливаются в организме, создают в итоге токсичную концентрацию и наносят ущерб здоровью.  Биоаккумуляция происходит, во-первых, из-за отсутствия биодеградации.  Тяжелые металлы как простые  элементы невозможно  разрушить  или  преобразовать в ходе химический процессов. Хлорсодержащие углеводороды разлагаются при очень высокой температуре, и в большинстве случаев в организме нет ферментов, способных их расщепить.  Во-вторых, эти вещества легко поглощаются, но если и выводятся, то  очень медленно.  Организм неспособен освобождаться от них с мочой, поскольку тяжелые металлы прочно связываются с белками,  а галогенированные углеводороды растворяются в жирах гораздо лучше,  чем в воде. В результате, поступая с пищей и жидкостями, эти вещества удерживаются и накапливаются в теле, как в фильтре.

             Биоаккумуляция может усугубляться в пищевой цепи.  Организмы, находящиеся в ее основе, поглощают химикаты из внешней среды и аккумулируют их в своих тканях.  Питаясь этими организмами,  животные следующего трофического  уровня получают исходно более высокие дозы,  накапливают более высокие концентрации и т.д. В результате на вершине пищевой цепи концентрация химиката  в  организме может стать в 100 000 - 10 000 000 раз выше,  чем во внешней среде. Hе удивительно, что при этом случаются летальные исходы.  Такое накопление вещества при прохождении через пищевую цепь называют биоконцентрированием.

             К большому сожалению, и биоаккумуляцию, и биоконцентрирование трудно заметить до достижения опасного уровня химиката.

              Опасность биоаккумуляции и биоконцентрирования хлорсодержащих углеводородов стала очевидной в 1960-е гг., когда обнаружилось, что сокра-

щение популяций многих видов хищных птиц, в частности белоголового ор-

лана и скопы, вызвано биоаккумуляцией пестицида ДДТ. Многие места про-

мышленной и спортивной рыбной ловли были закрыты в  связи  с  опасными

уровнями  ПХБ и других хлорсодержащих углеводородов,  аккумулированных

организмами рыб.

Синергические эффекты.

   Ситуацию осложняют синергические эффекты. Ядохимикаты редко по отдельности дают ощутимый эффект, а два или более ядов вместе дают во много раз превосходящий сумму действий каждого из них.  Это явление называют синергизмом. Чрезвычайно опасный синергический эффект  обнаружился  совсем недавно. Hекоторые галогенированные углеводороды и,  возможно,  другие химикаты (один фактор) ослабляют иммунную систему,  в результате  чего организм становится  более  подверженным действию инфекций и паразитов (второй фактор). Подозревают, что это причина недавнего катастрофического вымирания тюленей в Северном море.

Питьевая вода

            Всемирная организация здравоохранения предупреждает, что 80% заболеваний на планете вызваны потреблением некачественной питьевой воды. Проблема чистой воды стоит перед многими странами. Каждый год в США из-за употребления неочищенной воды заболевают около 900 тыс. человек.

            Конгресс США утвердил создание фонда для модернизации 55 тыс. коммунальных систем водоснабжения с целью выполнения здравоохранительных стандартов по питьевой воде, защиты систем водоснабжения от микробиологических загрязнений и предотвращения ее загрязнения свинцом, нитратами и другими вредными веществами.

            Практически все поверхностные источники водоснабжения в последние годы подвергаются воздействию вредных антропогенных загрязнений, особенно такие реки, как Волга, Дон, Северная Двина, Уфа, Тобол, Томь и другие реки Сибири и Дальнего Востока. 70% поверхностных вод и 30% подземных потеряли питьевое значение и перешли в категории загрязненности – «условно чистая» и «грязная».

            Практически 70% населения РФ употребляют воду, не соответствующую ГОСТу «Вода питьевая». В России каждая пятая проба водопроводной воды не соответствует санитарно-

химическим нормам, каждая восьмая – микробиологическим, а 90% питьевой воды в стране не соответствует рекомендуемым санитарным нормам, химическим и микробиологическим стандартам. Эту воду используют 70% городов и населенных пунктов. Больше всего нам портит жизнь хлор, используемый для дезинфекции воды. Хотя вначале он спасает от инфекций, однако потом его производные начинают медленно убивать нас, так как обладают канцерогенным, мутагенным эффектом, влияют на наследственность. По данным американских исследований, у людей, постоянно употребляющих хлорированную воду, вероятность рака мочевого пузыря на 21% и рака прямой кишки на 38% выше, чем у тех, кто пьет очищенную, но нехлорированную воду. Тем не менее, в США хлорируется большая часть воды.

            В Японии воду очищают с помощью озона, хотя один из его недостатков состоит в том, что он не обладает долговременным действием соединений хлора. Поэтому перед употреблением водопроводную воду надо очищать. Для освобождения от хлора воду целесообразно отстаивать (от нескольких часов до суток). Для освобождения от микробов и хлора воду необходимо кипятить не более 1-3 мин. Сырую воду можно пить только в крайних случаях. Нежелательно использовать для приготовления пищи горячую водопроводную воду: горячая вода химически более агрессивна, и это может приводить к выщелачиванию тяжелых металлов из водопроводных труб. Тяжелые металлы накапливаются в жизненно важных органах человека, вызывая со временем их заболевания.

            В последнее время стали использоваться различные бытовые фильтры для доочистки воды. Фильтр должен удалять микробы, хлор и его производные,

тяжелые металлы, нефтепродукты, нитраты и нитриты, пестициды. Однако опасно и вторичное загрязнение воды микроорганизмами, осевшими на самом фильтре. Приблизительно 70% европейцев предпочитают держать на кухне фильтры-кувшины. Каждая вторая американская семья устанавливает фильтры прямо на кухонный кран с переключателем: вода для приготовления пищи идет через фильтр, для мытья – минуя его. Как уже отмечалось, для питания каждого человека требуется примерно 3 л воды в день.

            Японцы и американцы переходят сейчас на электрохимические фильтры. Таким фильтром является российско-английский фильтр «Изумруд». Принцип его действия основан на химической реакции, проходящей под воздействием сильного электрического поля в присутствии катализатора. В результате вода полностью очищается от микроорганизмов, органических соединений и ионов тяжелых металлов. Удается даже снизить концентрацию минеральных солей, что практически недостижимо при любом другом способе очистки. Эти фильтры вечные, в них нет расходуемых материалов, однако нужна электроэнергия.

            После фильтров, как бы хороши они не были, воду лучше кипятить. Загрязнению подвергаются не только поверхностные, но и подземные воды. В целом состояние подземных вод оценивается как критическое и имеет опасную тенденцию дальнейшего ухудшения.

Восстановление качества грунтовых вод

   Раньше считалось,  что если грунтовые воды загрязнены, то они утрачены практически навсегда, т.к. способов очистки водоносных горизонтов не существует  и  требуются сотни лет для вымывания из них отходов.  К счастью, не все в это верили.  Была разработана  технология восстановления качества грунтовых вод, которая теперь широко распространяется. В общих чертах она предусматривает бурение скважин,  откачку загрязненных грунтовых вод, их очистку на химических поглощающих фильтрах и закачивание обратно в водоносный горизонт. Если речь идет о биодеградирующих органических  соединениях,  в  зараженный участок можно подать кислород и микроорганизмы,  которые питаются загрязняющими  веществами и уничтожают их. Восстановление качества грунтовых вод хорошо применимо на относительно небольших пространствах,  например при утечках с бензоколонок.

Контроль за ядовитыми отходами в будущем

   Широко признано,  что даже в  своем  наилучшем варианте захоронение ядовитых  отходов  - это временное решение,  т.к.  время существования ядовитых веществ неизбежно превышает срок службы изолирующих барьеров. Известны альтернативы этому подходу.

   1. Сокращение объема, преобразование и рециклизация отходов.

   Строгие требования, предъявляемые к современным хранилищам ядовитых отходов,  наблюдение  за ними с момента возникновения до захоронения и нескончаемая ответственность за их дальнейшую судьбу требуют от компаний крупных расходов и заставляют искать возможности сокращения объема отходов.

   Здесь два  основных подхода.  Один состоит в усовершенствовании или изменении производственного процесса таким образом,  чтобы  сократился объем ядовитых побочных продуктов.  Во многих случаях удается изыскать их безопасные заместители.  Вторая возможность - извлечение и рециклизация  ядовитых  веществ из отходов.  Это особенно хорошо подходит для тяжелых металлов,  которые можно выделить из стоков при помощи  многих химических реакций, очистить и использовать.

   2. Сжигание.

   Большинство синтетических органических соединений хорошо горит. Даже некоторые  огнеупорные хлорсодержащие углеводороды разлагаются под действием кислорода до углекислого газа,  воды и безвредных соединений хлора. Вопрос только в длительности и температуре процесса в печах.

   Печи для обжига цемента обладают необходимыми для этого свойствами. В результате  большинство  цементных  заводов освоили теперь второе их назначение - как средство борьбы с опасными отходами.  Их смешивают  с обычным топливом  и подают в печи.  Разрушаясь,  они одновременно дают тепло. Зола, в которой могут остаться ядовитые компоненты, смешивается с цементом, который служит для нее надежным "контейнером".

   Кроме того,  многие компании уже построили или  строят  специальные крематории, предназначенные для химических отходов.

   3. Биодеградация.

   Как уже упоминалось выше, синтетические органические соединения известны своей неспособностью поддаваться биологическому разложению. Тем не менее постепенно обнаруживаются бактерии,  способные хоть и медленно, но разрушать их. Эти организмы сейчас "улучшают" с помощью методов селекции и генной инженерии,  так что вскоре  не  исключено  появление "пород" микроорганизмов,  эффективно разрушающих синтетические органические отходы.

Вывод

                Ситуация с качеством воды, в водоёмах и грунтовых водах, представляется не утешительной. Источники вод, не смотря на то, что они являются основными источниками для питьевой воды, довольно небрежно используются, загрязняются механическими примесями, ядовитыми химическими веществами, биологическими и бактериальными загрязнителями, радиоактивными веществами. Зачастую отходы заводов сбрасываются прямо в водоёмы, сельское хозяйство так же неблагоприятно сказывается на качестве воды. Эти отрицательные факторы усугубляются биоаккумуляцией и синергетическим эффектом. Питьевая вода, в основном хлорируется, что хоть и решает проблему присутствия в воде инфекции, но, тем не менее, от такой воды, у её потребителей, может возникнуть масса проблем со здоровьем иного характера, например раковые заболевания. Действия по улучшению ситуации предпринимаются, выделяются средства на улучшение качества питьевой воды, предпринимаются действия по отчистке стоков, восстановлению качества грунтовых вод. Не смотря на всё это, все положительные действия не покрывают отрицательные, ситуация с водой продолжает всё более и более ухудшаться.

Список литературы

1.     http://works.tarefer.ru/98/100553/index.html

2.     http://ecoz.ru/articles/9/

3.     http://ru.wikipedia.org/wiki/очистка_воды

4.     http://ru.wikipedia.org/wiki/загрязнение_пресных_вод

5.     http://www.aquatoria.net.ru/articles/toksikant.htm