ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ: РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ И ОХРАНА

ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ: РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ И ОХРАНА

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ГИДРОСФЕРЕ

• Гидросфера – совокупность всех вод Земли: океанических, материковых (глубинных, почвенных, поверхностных), атмосферных

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВОДНЫХ МАСС В ГИДРОСФЕРЕ ЗЕМЛИ

Части гидросферы

Объем,

Мировой океан

тыс. км³

% от общего объема

1 370 323

Подземные воды

60 000

94,2

Ледники

4,12

24 000

Озера

230

Почвенная влага

1,65

0,016

75

Пары атмосферы

14

0,005

Речные воды

0,001

1

Вся гидросфера

1 454 643

0,0001

100,0

ПРЕСНАЯ ВОДА

ОБЕСПЕЧЕННОСТЬ КОНТИНЕНТОВ ПРЕСНОЙ ВОДОЙ

Континенты

Сток рек

Европа

на душу населения,

5,18

Азия

Африка

7,94

тыс.м³ в год

13,67

Северная Америка

26,14

Южная Америка

74,68

Австралия

12,9

Земной шар

11,0

РОЛЬ ВОДЫ В ПРИРОДЕ И ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА

• Является средой жизни
• Формирует климат на планете
• Необходима для фотосинтеза
• Необходима для биохимических и биофизических процессов, обеспечивающих возможность жизни на Земле
• Вода составляет до 90% массы растений и 75-95% массы животных
• В составе тела человека 65% воды
• Средняя потребность человека в воде 2,5 литра в сутки

ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ВОДЫ

• Цвет
• Вкус
• Запах
• Прозрачность (мутность)
• Сухой остаток
• Окисляемость
• Биохимическая потребность в кислороде (БПК)
• Химическая потребность в кислороде (ХПК)
• Жесткость
• Общее солесодержание
• Неорганические примеси
• Органические примеси
• Бактериологические и паразитологические показатели

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ

Расход воды:

1 т пшеницы 1500 т

1 т риса 7000 т

1 т хлопка 10 000 т

1 т чугуна 50-150 т

1 т стали 250 т

1 т меди 500 т

1 т пластмасс 500-1000т

1 т бумаги 100 000 т

ВОДНАЯ ПРОБЛЕМА

• Нехватка пресной воды

• Увеличение потребностей в воде в связи с ростом народонаселения и развитием отраслей деятельности, требующих больших затрат водных ресурсов
• Потери пресной воды вследствие сокращения водоносности рек

• Ухудшение качества воды вследствие загрязнения водоемов промышленными и бытовыми стоками

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОДЫ

• РАСТВОРЕННЫЕ СОЛИ (кальция, магния, железа, калия, натрия, алюминия, карбонаты и гидрокарбонаты, сульфаты, хлориды, и др.)
• РАСТВОРЕННЫЕ ГАЗЫ (кислород, диоксид углерода, метан, сероводород, диоксид серы и др.)
• БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ (азот и фосфор)
• ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА (нефть и нефтепродукты, фенолы, пестициды, биогенная органика)
• МИКРОЭЛЕМЕНТЫ (литий, барий, стронций, марганец, хром, тяжелые металлы
• РАДИОНУКЛИДЫ
• ВЗВЕШЕННЫЕ ВЕЩЕСТВА
• ПАТОГЕННЫЕ ОРГАНИЗМЫ

ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ

• Промышленные сточные воды
• Коммунальные сточные воды
• Смыв с полей
• Стоки животноводческих комплексов
• Атмосферные воды
• Захоронение в водоемах вредных веществ (в частности, радиоактивных отходов)

ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ

• СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО:

• Орошение (биофильные элементы – азот и фосфор, пестициды, удобрения, органические соединения и др.) Животноводство (биогенная органика)
• Орошение (биофильные элементы – азот и фосфор, пестициды, удобрения, органические соединения и др.)
• Животноводство (биогенная органика)
• ПРОМЫШЛЕННОСТЬ: Энергетика (получение пара, охлаждение энергоблоков) Технологические процессы (сырье, растворитель, хладоагент, теплоноситель, для промывки материалов и изделий и др.)
• Энергетика (получение пара, охлаждение энергоблоков)
• Технологические процессы (сырье, растворитель, хладоагент, теплоноситель, для промывки материалов и изделий и др.)
• СУДОХОДСТВО

ПОСЛЕДСТВИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ

• Изменение качества воды

• Изменения в водных экосистемах

• Гибель водных организмов

• Заболевания человека

• Эвтрофикация водоемов

САМООЧИЩЕНИЕ ВОДОЕМОВ

• Связано с круговоротом воды в природе
• Обеспечивается совокупной деятельностью организмов, населяющих водоемы
• Физические факторы: разбавление, растворение, перемешивание поступающих загрязнений, оседание нерастворимых частиц в процессе отстаивания
• Обеззараживание воды под воздействием УФ излучения Солнца
• Фильтрация планктоном

ЭВТРОФИКАЦИЯ ВОДОЕМОВ

• Трофность – способность водоемов фотосинтезировать органическое вещество как основу кормовой базы для водных организмов

• Эвтрофикация – повышение биологической продуктивности водоемов в результате накопления в воде биогенных веществ под воздействием естественных и главным образом антропогенных факторов. Сопровождается массовым развитием микроскопических планктонных водорослей – фитопланктона, и высшей водной растительности

ЭВТРОФИКАЦИЯ ВОДОЕМОВ

• Причины антропогенного эвтрофирования – избыточное поступление в водоемы биогенных веществ (азота и фосфора)
• Последствия :

• Развитие сине-зеленых водорослей
• Неприятный запах и вкус воды
• Токсичные вещества
• Гибель рыб
• Зарастание, заболачивание водоемов
• Снижение эстетических достоинств водоема

Цианобактерия Synechococcus в процессе деления. Этот микроб днем фотосинтезирует, а ночью фиксирует атмосферный азот (фото с сайта www.lbl.gov)

Структура сине-зеленых бактерий

Слои сине-зеленых водорослей покрывают водоемы и могут быть токсичными для людей и животных Фото: Bioremediate

Колония цианобактерий (сине-зеленых водорослей)

Sinivetikate pinnakogumid Soome lahes 1997. aasta juulis Foto: Inga Kanoshina, Eesti Mereinstituut

ЭВТРОФИКАЦИЯ ВОДОЕМОВ

Проблема Балтийского моря

• Ежегодно в Балтийское море сбрасывается около миллиона тонн азота и почти 40 тыс. тонн фосфора.

• Основные загрязнители – бытовые сточные воды и сельское хозяйство (удобрения).

• Самым большим загрязнителем среди прибалтийских государств является Польша с ее масштабным сельским хозяйством.

• Сельскохозяйственная политика ЕС стимулирует развитие крупных агрокомбинатов, на которых используются искусственные минеральные удобрения.

• Польша и страны Балтийского региона, получающие субсидии на развитие сельского хозяйства, в ближайшие годы могут удвоить общее количество азота, поступающего в море.

• Шведское правительство собирается изменить сегодняшнее положение вещей – Стокгольм намерен предложить введение квот на сброс в море фосфора и азота. За образец будет взято ограничение выбросов углекислого газа в атмосферу.

• Швеция предлагает установить на дне моря ветряки, перемешивающие воду, и выращивать мидий, интенсивно усваивающих из воды азот и фосфор.

HELCOM

1992 год

http://www.helcom.fi/

www.helcom.ru/

Основная цель Хельсинкской конвенции – защитить природную морскую окружающую среду Балтийского моря, восстановить и сохранить экологический баланс Балтийского моря, обеспечить рациональное использование его природных ресурсов.

ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ

• Распространенные и очень токсичные загрязняющие вещества
• Содержатся в промышленных сточных водах
• Поступают в водоемы через атмосферу
• Поглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевым цепям более высокоорганизованным организмам

ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ

СТЕПЕНЬ ТОКСИЧНОСТИ НЕКОТОРЫХ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ДЛЯ ОСНОВНЫХ ГРУПП МОРСКИХ ОРГАНИЗМОВ

Металл

Планктон

Медь

Цинк

Ракообразные

+++

Моллюски

+

Свинец

+++

+++

-

Рыбы

++

Ртуть

+++

++

+

+++

Кадмий

+

+++

++

-

+++

++

+++

++

+++

++++

Степень токсичности:

• отсутствует +++ сильная

+ очень слабая ++++ очень сильная

++ слабая

Нефтяное загрязнение

ИСТОЧНИКИ

ПОСЛЕДСТВИЯ

• Поверхность водоема покрывается тонкой нефтяной пленкой
• Уменьшается газообмен с атмосферой
• Падает первичная биологическая продуктивность водоема
• Компоненты нефти - мутагены и канцерогены (бенз(а)пирен)
• Гибель водных организмов
• Гибель птиц
• Загрязнение прибрежных территорий
• Меняется отражательная способность воды (альбедо)
• Осаждение тяжелых фракций на дно водоема

• Водный транспорт
• Аварии на водном транспорте
• Промывные воды нефтяных танкеров
• Аварии на нефтяных вышках
• Аварии на подводных нефтепроводах
• Буровые воды и шлам
• Смыв с суши
• Выносы с речным стоком
• Выходы нефти из грифонов на морском дне

НЕФТЯНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ

Фото с сайта oilcapital.ru

Технологии очистки акваторий от нефтяного загрязнения

С помощью плавающих гидрофобных сорбентов-собирателей

Механический способ (сбор вручную)

Принципиальная схема судна-нефтесборщика:

1 — сорбент, насыщенный нефтью;

2 - судно;

3 — клапан;

4 — гравитационный сепаратор;

5 — емкость-наполнитель;

6—кассетный адсорбер;

7—сброс чистой воды;

8—насос;

9 — заборное устройство;

10 — подвижная переливная грань.

Технологии очистки акваторий от нефтяного загрязнения

С помощью биодеструкторов или биосорбентов (содержат нефтеокисляющие бактерии)

С помощью боновых заграждений

ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ОД

Способы очистки:

• Механические (процеживание, отстаивание, осветление, фильтрование)
• Физико-химические (флотация, адсорбция, экстракция, обратный осмос)
• Химические или реагентные (нейтрализация, окисление-восстановление)
• Биологические или биохимические (аэробные, анаэробные)

Усреднитель

Сточные воды

Блок биохимиче-ской очистки

Блок биохимической очистки

Блок механической очистки

Усреднитель

в водоем

Обработка осадков сточных вод

Радиальные отстойники

Песколовка

Здание решеток

Сточная вода

Сооружения для обработки осадка сточных вод

29

Процеживание: решетки и сита

30

Отстаивание: песколовки

30

Отстаивание: отстойники

Вертикальный и радиальный отстойники

Масло-жироуловитель

30

6СО 2 +6Н 2 О + микробная биомасса + тепло Анаэробный процесс С 6 Н 12 О 6  -- 3СН 4 + 3СО 2 + микробная биомасса  + тепло 30 " width="640"

Биохимическая очистка

Аэробный процесс

С 6 Н 12 О 6 +6О 2  -- 6СО 2 +6Н 2 О + микробная биомасса + тепло

Анаэробный процесс

С 6 Н 12 О 6  -- 3СН 4 + 3СО 2 + микробная биомасса  + тепло

30

Биохимическая очистка: аэротенки

30

Биохимическая очистка: аэротенки

30

Биохимическая очистка: радиальный отстойник

30

Фильтры для очистки воды

30

Биологические фильтры

• Дозирующий бак
• Сифон
• Спринклер
• Магистральная труба
• Распределительные трубы
• Дренаж из плиток
• Каналы для входа воздуха в дренаж
• Загрузка фильтра (щебень, насадка)
• Канал для отвода очищенной воды

Фото с сайта http://2akva.ru/

30

Биофильтры

Фото с сайта http://2akva.ru/

30

Биофильтры

Биофильтр. Манагуа

Фото с сайта http://2akva.ru/

30

Поля фильтрации

30

ЧИСТАЯ ВОДА – ЗАЛОГ ЗДОРОВЬЯ

30