Проблема охраны водного бассейна

Актуальная проблема — загрязнение пресных вод

Причин загрязнения пресных вод множество. При этом источники, загрязняющие водные ресурсы, бывают как естественными, так и искусственными. Это явление негативно сказывается на природе и жизни человека.

В мире предпринимается ряд мер по охране пресных вод от загрязнения. Используются различные методы определения степени их загрязнения. Также разработаны долгосрочные пути решения данной проблемы.

Причины

Выделяют шесть главных факторов загрязнения пресноводных водоемов. Среди них:

Отходы промышленности. Многие корпорации не соблюдают правила утилизации отходов своего производства и сливают их в реки и озера.

Особенно опасны для пресных водных систем утечки с химических производств в результате аварий.

Твердый неорганический мусор. Сильно загрязняют водоемы пластиковые бутылки и пакеты из целлофана, которые сбрасываются в них отдыхающими людьми.

Сельскохозяйственные химические удобрения. Пестициды, а также натуральные удобрения накапливаются не только в почве, но проникают в грунтовые воды и реки с озерами, сильно загрязняя их.

Канализационные стоки. Все органические и неорганические компоненты, присутствующие в них, напрямую попадают в реки.

Кислотные дожди. Проникновение в атмосферу химических соединений в виде летучих газов, сажи и пепла вызывает кислотные дожди, отравляющие любые водоемы.

Тепловое загрязнение. Дополнительной причиной загрязнения пресных вод является попадание в них горячей воды. Это так называемое тепловое загрязнение. Вода высокой температуры, сбрасываемая в водоемы электростанциями, убивает живые организмы и провоцирует активный рост водорослей.

Загрязняющие источники

Они бывают естественными и искусственными. Первые связаны с деятельностью самой природы, вторые — с деятельностью человека.

Естественными источниками выступают:

• деятельность вулканов (выбрасываемый ими пепел);
• вымывания грунта по берегам водоемов;
• продукты жизнедеятельности разных организмов и человека;
• гниющие останки животных и различных растений.

Искусственные загрязнители бывают трех типов:

Бытовые	Сельскохозяйственные	Промышленные
Моющие средства, красители с добавками, мелкий мусор (бутылки, пакеты, прочие предметы)	Удобрения с фосфатами и нитратами, пестициды	Химические соединения, содержащие тяжелые металлы (свинец, ртуть и кадмий), радиоактивные вещества от деятельности атомных производств, стоки из канализаций

Все указанные искусственные загрязнения, проникающие в пресные реки, озера, грунтовые воды, напрямую связаны с человеческим фактором.

Последствия

Попадание в водоемы загрязняющих веществ приводит к следующим опасным последствиям для природы:

• массовая гибель животных, обитающих в реках и озерах;
• увеличение количества водорослей, что тоже негативно отражается на возможности жизни организмов в водоемах;
• гибель растений и животных от кислотных дождей, загрязнение почв из-за их выпадения;
• нарушение пищевых цепочек в экосистемах.

Для человека загрязняющие вещества в пресных водах опасны следующими последствиями:

• увеличение риска развития болезней разных систем организма (особенно ЖКТ, мочевыделительной системы, печени, опорно-двигательного аппарата);
• повышение вероятности распространения кишечных инфекций среди большого числа людей вплоть до эпидемий и пандемий;
• обширное распространение паразитических заболеваний;
• многократное увеличение риска развития онкологических заболеваний у большого числа людей, пьющих загрязненную воду.

Как выявляется степень загрязненности?

Загрязнение водоемов определяется по физическим и химическим показателям. К первым относится изменение цвета воды, ухудшение ее прозрачности, присутствие в ней специфического запаха и наличие в ней мертвых организмов (рыбы).

Более сложным является процесс выявления загрязненности пресных вод по химическим показателям.

В данном случае учитываются:

• уровень кислотности воды;
• присутствие в ней различных патогенных микроорганизмов;
• присутствие тяжелых металлов и прочих нетипичных для чистой воды химических соединений;
• уровень окисляемости.

Охрана

В большинстве государств охрана пресных вод подтверждена на уровне законодательства. Основной метод – регулярные проверки предприятий санэпидемстанциями.

Они следят за тем, правильно ли утилизируются все отходы и не попадают ли они в водоемы. Также они регулярно забирают пробы из рек, озер вблизи предприятий. Это позволяет точно выявить источник загрязнения.

Государства обязывают промышленные предприятия устанавливать фильтрующие системы и станции для очистки воды.

Долгосрочные пути решения проблемы

В дальнейшем предполагается продолжать сокращать выбросы промышленных предприятий по всему миру. Это будет обеспечиваться путем установки новых фильтрующих систем.

Для предотвращения попадания сточных вод в реки предполагается внедрять новые станции аэрации. На них будет производиться многоступенчатая очистка с более тщательной дезинфекцией путем ультрафиолетового облучения и озонирования.

В дальнейшем предполагается усовершенствовать следующие системы очистки:

• использование новых менее токсичных обеззараживающих химических реактивов;
• усовершенствование оборудования и технологий оборотного водоснабжения на крупных промышленных предприятиях;
• внедрение новых отстойников;
• внедрение новых безотходных технологий при использовании воды.

Заключение

Пресные воды подвержены обширному загрязнению. При этом их основным загрязнителем выступает человек.

Главными последствиями ухудшения качества пресных водоемов являются гибель их обитателей и ухудшение здоровья большого числа людей, использующих воду из них для питья.

Охране пресных вод стало уделяться больше внимания. Совершенствуются технологии их очищения, в ряде государств сокращаются выбросы химических веществ в них. Но проблема по-прежнему актуальна и нуждается в более активном решении.

Источник

Экология

Промышленная экология

Оценка загрязнения воздуха и его влияние на человека

Чистым считается такой воздух , в котором соединения основных компонентов находятся в пределах норм, а концентрация вредных примесей не превышает допустимых пределов.

Для каждой из таких примесей устанавливается предельно допустимая концентрация (ПДК).

ПДК – максимальное содержание вредных веществ, которое при действии на организм человека в течение заданного промежутка времени не вызывает необратимых изменений в нем, включая последующие поколения.

ПДК – это интегрированный показатель. Различают ПДК рабочей зоны, в воздухе населенных мест, максимально разовую, среднесуточную.

ПДК в воздухе населенных мест установлена для максимального разового и среднесуточного значений.

ПДК рабочей зоны (ПДК_р.з) – это такая максимальная концентрация вредного вещества, которая при ежедневной работе в течение 8 ч (но не более 41 ч в неделю) всего рабочего стажа не может вызвать заболевания или отклонения в состоянии здоровья в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и будущего поколений.

ПДК максимально разовая (ПДК_м.р) – это максимальное количество вредных выбросов в атмосферу в течение 30 мин, которое не приводит к превышению их концентрации в населенном пункте среднесуточной ПДК.

Среднесуточная ПДК (ПДК_с.с) – это максимальная концентрация вредного вещества в атмосфере, которая при воздействии на организм человека в течение всей его жизни не оказывает на него вредного влияния, включая отдаленные последствия.

По величине эти показатели располагаются в ряд следующим образом:

ПДК_с.с ПДВ – максимальные выбросы в единицу времени для данного природопользователя по данному компоненту, которые создают в приземном слое атмосферы концентрацию этого вещества С_i, не превышающую ПДК с учетом фонового загрязнения С_ф и эффекта суммации веществ однонаправленного действия.

Концентрацию (мг/м 3 ) принимают по данным центра санитарно эпидемиологического надзора (ЦСЭН). Величину (мг/м 3 ) для данного природопользования рассматривают по определенным методикам, учитывая условия рассеивания и массу выбросов (г/с). Та максимальная масса, при которой выполняется условие по ПДК и будет ПДВ_i. При расчете веществ однонаправленного действия используют специальные таблицы и методики.

Однонаправленными вредными веществами являются окислы серы и азота и различные соединения серы.

В случае, если данный природопользователь не может достичь величины ПДВ, назначаются временно согласованные выбросы (ВСВ) с обязательным установлением графика их постепенного снижения до ПДВ и разработкой конкретных мероприятия для этого. Не назначаются ПДВ только для веществ, действие которых недостаточно изучено и для которых вместо ПДК временно вводится ориентировочно безопасный уровень воздействия – ОБУВ.

1. Классификация методов для обезвреживания газовых выбросов от различных примесей

Выбор метода очистки воздуха от промышленных выбросов зависит от многих факторов:

• вида выбрасываемой примеси;
• дисперсного состава примесей при выбросах, представляющих собой гетерогенные системы;
• концентрации извлекаемого компонента в выбросе;
• объема и температуры выброса;
• требуемой степени очистки;
• возможности использования продуктов рекуперации.

Выбор воздухоочистного аппарата или сооружения проводят на основании результатов расчетов их экономической эффективности.

Физические методы очистки газов

Как правило, пылеулавливающие аппараты условно делят на следующие группы:

1. Сухие или механические пылеуловители, в которых частицы пыли отделяются из газового потока при помощи механических сил. Чаще всего используются циклоны различных конструкций и инерционные пылеуловители. Улавливание в циклонах происходит за счет центробежных сил, а в инерционных аппаратах за счет инерции частиц пыли при резком изменении направления газового потока. Эти аппараты могут быть использованы или самостоятельно, если частицы пыли достаточно крупные, или в качестве первой ступени очистки перед более эффективными аппаратами для снижения на них нагрузки;
2. аппараты мокрой очистки, в которых производится промывка запыленного газа жидкостью или осаждение частиц пыли на жидкую пленку. Для осуществления первого варианта мокрой очистки запыленный поток промывают диспергированной жидкостью. Во время промывки частицы пыли захватываются каплями жидкости и выводятся из газового потока. В зависимости от способа диспергирования жидкости мокрые пылеуловители делят на три группы:

• форсуночные скрубберы, в которых диспергирование жидкости осуществляется с помощью форсунок, за счет энергии насоса;
• скрубберы Вентури, в которых дробление жидкости осуществляется за счет энергии турбулентного потока;
• динамические газопромыватели, где разбрызгивание жидкости осуществляется за счет механической энергии вращающегося ротора.

Аппараты мокрой очистки желательно применять на производствах, имеющих систему очистки воды, если же такой нет, то лучше по возможности использовать аппараты сухой очистки;

1. фильтры, которые задерживают пыль при прохождении через них очищаемого газа.

• Фильтрация аэродисперсных систем через пористые перегородки является одним из наиболее совершенных способов выделения взвешенных твердых и жидких частиц из газового потока.

В пылеулавливании применяются тканевые, волокнистые, зернистые и другие фильтры. Осаждение происходит за счет непосредственного касания частиц пыли волокон (нитей) или зерен фильтрующей перегородки, действия сил инерции, диффузии и электростатического притяжения;

1. электрофильтры, в которых отделение частиц пыли происходит под действием электрических сил (в коронном разряде). Запыленный газовый поток проходит через сильное электрическое поле, частицы пыли получают электрический заряд и ускорение, что заставляет их двигаться вдоль силовых линий поля с последующим осаждением на электродах. Электрофильтры для очистки газов от пыли работают обычно при постоянном напряжении, могут быть сухими и мокрыми, иметь одну зону, в которой происходит зарядка и осаждение частиц пыли, или несколько зон, где зарядка и осаждение осуществляются в разных зонах. Кроме того, электрофильтры бывают пластинчатые и трубчатые.

Эффективность работы электрофильтров достаточно велика и обеспечивает степень улавливания более 90%, причем эффективность улавливания частиц пыли размером 1 мкм достигает 88%.

Физико-химические методы очистки газов

Газообразные загрязнители удаляют из промышленных выбросов при помощи физико-химических или химических методов. Существует пять основных методов удаления газообразных загрязнителей: абсорбция, адсорбция, конденсация, сжигание горючих загрязнителей и химическая обработка.

1. Абсорбция. Метод основан на подборе такой жидкости, при прохождении через которую вредная примесь переходит в жидкую фазу абсорбента, растворяясь в нем без химических взаимодействий и образования новых химических веществ – это физическая абсорбция. В тех случаях, когда абсорбенты вступают в химические реакции с очищаемым газом, например при очистке природных газов от сероводорода, диоксида углерода, диоксида серы с помощью водных растворов слабых оснований – аммиака, анилина, ксилидина, происходит процесс, называемый химической абсорбцией

Абсорбция протекает на поверхности раздела фаз в аппаратах, называемых абсорберами, поэтому абсорберы должны иметь развитую поверхность соприкосновения между газом и жидкостью. По способу образования этой поверхности абсорберы можно условно разделить на поверхностные, распыливающие и барботажные.

Поверхностные абсорберы поглощают газ пленкой жидкости, образующейся на поверхностях, смачиваемых жидкостью и омываемых газом. В таких абсорберах газ проходит над поверхностью неподвижной или медленно движущейся жидкости. Примером пленочного абсорбера может служить трубчатый абсорбер, в котором жидкость стекает сверху вниз по внутренней поверхности труб, омываемых поднимающимся снизу вверх газом.

В качестве насадочных абсорберов широкое распространение получили колонны, заполненные насадкой – твердыми телами различной формы. В насадочной колонне насадка укладывается на опорные решетки, имеющие отверстия или щели для прохождения газа и стока жидкости. Жидкость в насадочной колонне течет по элементу насадки в виде тонкой пленки, но течение жидкости происходит только по элементу насадки, а не по всей высоте аппарата. При перетекании жидкости с одного элемента на другой пленка жидкости разрушается.

Барботажные абсорберы представляют собой обычно вертикальные колонны, внутри которых размещены горизонтальные перегородки – тарелки. С помощью тарелок осуществляется направленное движение фаз и многократное взаимодействие жидкости и газа.

В распыливающих абсорберах контакт между фазами достигается путем распыливания или разбрызгивания жидкости в газовом потоке.

2. Адсорбция – это диффузный процесс, в котором повышенная концентрация отделяемого газообразного вещества образуется на границе раздела фаз в результате связывания этих веществ на поверхности твердого или жидкого соединения. Если между молекулами адсорбированного вещества и адсорбента не происходит химических реакций, то подобный процесс относится к физической адсорбции, в отличие от хемосорбции, когда происходит перенос или объединение электронов адсорбента и адсорбата, как у химических соединений.

При физической адсорбции адсорбированное вещество можно полностью удалить при обратном процессе (десорбции), например, понизив давление или увеличив температуру, а хемосорбированное вещество вернуть в газовую фазу невозможно, т.к. процесс необратим.

В промышленности в качестве поглотителей чаще всего применяют активные угли и минеральные адсорбенты (силикагель, цеолиты и др.), а также синтетические ионообменные смолы (иониты).

3. Конденсация может быть применена для обработки систем, содержащих пары веществ при температурах, близких к их точке росы. Этот метод наиболее эффективен в случае углеводородов и других органических соединений, имеющих достаточно высокие температуры кипения при обычных условиях и присутствующих в газовой фазе в относительно высоких концентрациях.

Конденсацию можно проводить при непосредственном контакте или косвенном охлаждении. В первом случае охлаждаемый пар непосредственно контактирует с охлажденной или замороженной жидкостью. При косвенном охлаждении используется поверхностный конденсатор с металлическими трубками. Трубки охлаждаются жидким хладореагентом с другой стороны стенки.

4. Очистка газов дожиганием представляет собой метод очистки газов путем термического окисления углеводородных компонентов до СО₂ и Н₂О. Это определение может быть полностью отнесено и к жидким отходам. В ходе процесса другие компоненты газовой смеси, например, галоген- и серосодержащие органические соединения, также претерпевают химические изменения и в новой форме могут эффективно удаляться или извлекаться из газовых потоков. С точки зрения охраны окружающей среды очистка газов методом дожигания обеспечивает требуемую чистоту выбросов в атмосферу с минимальным содержанием непрореагировавших углеводородов, оксидов азота и серы, галогенов и других органических соединений.

5. Химические методы очистки отходящих газов. Устранение нежелательных компонентов в газах с использованием химических методов означает, что в основе процесса лежит химическая реакция, и ее роль является преобладающей по сравнению с процессами адсорбции, абсорбции, конденсации или сжигания. В большинстве случаев, однако, технология сочетает в себе несколько операций и достаточно сложно классифицировать метод очистки в соответствии с перечисленными физико-химическими методами.

Источник