Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ТЗ_ЛВ_Прикл_екол_мет-чка_end.doc
Скачиваний:
78
Добавлен:
30.05.2015
Размер:
3.83 Mб
Скачать

Теми для підготовки рефератів

  1. Водний фонд України або певного природного регіону.

  2. Екологічний стан поверхневих вод України.

  3. Основні джерела забруднення водних об’єктів.

  4. Проблеми забруднення вод Світового океану та морів.

  5. Вплив на водні ресурси енергетичної промисловості.

  6. Вплив на водні ресурси металургійної промисловості.

  7. Вплив на водні ресурси транспорту.

  8. Методи очищення промислових та комунальних стічних вод.

  9. Бактерицидне забруднення поверхневих вод.

  10. Водоохоронні заходи.

Лабораторно-практична робота № 6

Оцінка антропогенного впливу на ріки і водойми та удосконалення використання водних ресурсів

Мета: з’ясувати особливості і наслідки негативного впливу сільського господарства, промисловості і міст на ріки та водойми України; набути навичків щодо обґрунтування і формування системи заходів для розв’язання проблеми водокористування з урахуванням конкретних умов ситуації і відповідних рекомендацій.

Одна з найважливіших проблем забезпечення раціонального ведення водного господарства – збереження необхідної якості води в усіх водних джерелах. Однак більшість рік, що протікають у зонах великих і середніх промислових центрів України, зазнають високого антропогенного впливу через надходження в них зі стічними водами значної кількості полютантів.

Водогосподарчі проблеми. У результаті нераціонального використання водних об’єктів виникає низка водогосподарчих проблем: засмічення, забруднення, виснаження рік і водойм тощо, які мають певні причини та наслідки (рис. 19, 20).

Рис. 19. Антропогенний вплив на ріки та водойми: причини, механізми

та наслідки (за С.С. Левківським, 2006)

Замулювання водоймищ – це процес заповнення мулистими наносами, а також залишками водяних організмів та рослин озер, каналів, рік і штучних водойм. Найінтенсивніше це явище відбувається у невеликих рівнинних водосховищах і ставках, а також у водосховищах на гірських ріках. Такі водойми внаслідок замулювання щорічно втрачають від 1 до 11 % свого обсягу. Замулювання водоймищ негативно впливає на якість води та ускладнює використання водойм, тому для збереження оптимальних умов експлуатації ставків і водосховищ їх періодично промивають і вичищають з них мул. Для зменшення ерозії ґрунтів на водозбірній площі, на каналах споруджують відстійники, в гирлах русел, які впадають у водойми, роблять фільтри тощо.

Засмічення виникає у разі скидання в ріку або водойму нерозчинних домішок і відходів (будівельне сміття, деревина, шлаки, зола, металобрухт та ін.). Забрудненням є погіршення якості води внаслідок скидання господарсько-побутових, виробничих та інших стічних вод, змиву мінеральних добрив і пестицидів із сільськогосподарських полів і т.д.

Основними джерелами забруднення є стічні води промислових і комунальних підприємств, великих тваринницьких комплексів і ферм, зливові стоки в містах і змиви дощовими потоками отрутохімікатів і добрив з полів. Стічні води промислових підприємств утворюються на різних стадіях технологічних процесів. Слід підкреслити, що природа, механізми, режими і наслідки впливу на річки і водойми істотно залежать від типу підприємства. Певною мірою, це залежить від якісно-кількісної характеристики скидів, від вмісту у скидових водах хімічних, фізичних і біологічних компонентів або від співвідношення біотичних та абіотичних чинників впливу (рис. 20).

Рис. 20. Особливості та наслідки дії антропогенних факторів різної природи на поверхневі води (за С.С. Левківським, 2006)

Особливості впливу на поверхневі води різних галузей економіки. Основними факторами впливу підприємств теплоенергетики на гідросферу є викиди теплоти, наслідками яких можуть бути: підвищення температури у водоймах, заростання їх водоростями, порушення кисневого балансу, що створює загрозу для життя мешканців рік і озер. Негативний вплив гідроелектростанцій проявляється як у період будівництва, так і експлуатації. Спорудження греблі призводить до значного затоплення прилягаючих територій, зміни гідрологічного й біологічного режимів рік, спостерігається явище «цвітіння» (евтрофікації) води – результат розвитку синьо-зелених водоростей.

Стічні води целюлозно-паперової промисловості містять органічні речовини, які в процесі окиснення поглинають кисень, спричинюють масову загибель риби, надають воді неприємного смаку і запаху. Відходи хімічних і нафтохімічних виробництв, гірничодобувної промисловості засмічують воду солями й розчинами. Особливо небезпечні сполуки ртуті, цинку, свинцю, миш'яку, молібдену й інших важких металів, що спричинюють надзвичайно небезпечні захворювання людей.

Машинобудівний комплекс забруднює поверхневі вододжерела важкими металами, неорганічними кислотами й лугами, ціанідами, поверхнево-активними речовинами. Синтетичні поверхнево-активні речовини й синтетичні миючі засоби дуже токсичні й стійкі до процесів біологічного розкладання. Вони потрапляють у водойми також з відходами текстильної, хутряної, шкіряної промисловості, з побутовими стічними водами.

Сільськогосподарське виробництво найбільше забруднює поверхневі водойми пестицидами, які використовують для боротьби зі шкідниками й хворобами сільськогосподарських культур. Небезпечним забруднювачем є побутові стічні води й побутове сміття, які містять 30–40 % органічних речовин. Особливу небезпеку представляють радіоактивні забруднення. Поховання рідких і твердих радіоактивних відходів в морях і океанах багатьма країнами, їх нагромадження, а також аварії атомних суден і підводних човнів становлять небезпеку не тільки для нинішнього, але й для майбутніх поколінь.

Забрудненість поверхневих вод. Водойми України загалом характеризуються помірною забрудненістю, тобто вода є умовно чистою. Екологічно чиста вода збереглась в Закарпатській, на півдні Вінницької, південному сході Харківської, заході Одеської областей та південному-заході Автономної Республіки Крим. Підвищену забрудненість води відмічено у Львівській, Одеській, Запорізькій, Дніпропетровській та Донецькій областях. Висока забрудненість спостерігається на півночі Донецької області, а дуже висока забрудненість – у Херсонській області. Малі річки на порядок забруднені більше, ніж великі. Це спричинено не тільки більшою водністю великих рік, а також з тим, що цим рікам приділяють більше уваги щодо їх охорони, будівництва очисних споруд тощо.

Виснаження проявляється в зменшенні водності ріки або зниженні рівня озера. Найчастіше причиною цього є зростання безповоротного водоспоживання, тобто в остаточному підсумку втрат води.

Засолення води – перевищення звичайної концентрації солей у воді через природні або антропогенні причини: для прісної води – понад 1 г/л, для солонуватої – понад 10, для солоної – понад 50 г/л.

Водоохоронні заходи. Під водоохоронною діяльністю розуміють комплекс заходів, спрямованих на охорону й відтворення водних ресурсів:

  • заходи, спрямовані на вдосконалення технології використання води: скорочення споживання води на одиницю продукції, введення оборотного водопостачання, послідовне використання води, боротьба із втратами води і т.д.;

  • заходи щодо знешкодження стічних вод, зокрема очищення на локальних й централізованих очисних спорудах, у вигляді прогресивних способів;

  • санітарні заходи зниження рівня забруднення водоймищ, очищення водної поверхні від нафтової плівки й плаваючих предметів;

  • створення водоохоронних зон і лісозахисних смуг, введення комплексу протиерозійних заходів, будівництво ставків, перекидання води з одного басейну в інший, правильна технологія застосування й використання мінеральних добрив і отрутохімікатів та інше.

Заходи щодо збереження водності річок:

  • створення прибережних захисних смуг;

  • створення спеціалізованих служб по догляду за річками, прибережними захисними смугами, гідротехнічними спорудами та підтриманню їх у належному стані;

  • впровадження ґрунтозахисної системи землеробства з контурно-меліоративною організацією території водозбору;

  • здійснення агротехнічних, агролісомеліоративних та гідротехнічних протиерозійних заходів, а також створення для організованого відводу поверхневого стоку відповідних споруд (водостоки, перепуски, акведуки тощо) під час будівництва і експлуатації шляхів, залізниць та інших інженерних комунікацій;

  • впровадження водозберігаючих технологій, а також здійснення водоохоронних заходів на підприємствах, в установах і організаціях, розташованих у басейні річки;

  • створення гідрологічних пам'яток природи.

Серед способів очищення вод найпоширеніші – механічний, фізичний, хімічний, біологічний фізико-хімічний і фізико-механічний. Кожен із них передбачає низку методів (рис. 21). Вибір того чи іншого способу чи методу очищення вод здійснюють залежно від агрегатного стану, складу і концентрації забруднюючих речовин. Під час забору води для господарсько-побутових потреб, очищення здійснюють на водоочисних станціях.

Вибір способів і методів очищення залежить від якості води та її призначення. Перед подачею води у водогін її прояснюють, тобто вилучають із неї завислі колоїдні частинки, знезаражують і знебарвлюють, а за потреби – пом’якшують, дегазують, дезодорують і дезактивують. Прояснення води здійснюється внаслідок відстоювання, фільтрування та коагуляції. Знезараження води відбувається за допомогою дії рідкого хлору, хлорного вапна або озону. Поряд із знезараженням відбувається знебарвлення води. Пом’якшення води відбувається внаслідок дії вапна на надлишок солей кальцію і магнію під час пропускання води через іонітні фільтри катіонітовим (або реагентним) методом пом’якшення води. Зменшення вмісту заліза у воді досягається аерацією – збагаченням води повітрям, внаслідок чого кисень повітря окислює розчинені у воді солі двовалентного заліза (Fe2+) до тривалентного (Fe3+).

Рис. 21. Класифікація способів очищення стічних вод

(за А.К. Запольським, 2006)

Дегазація (виділення з води речовин, що надають їй певного смаку і запаху) відбувається за допомогою аерації та фільтрування води через шар активного оксиду амонію. Таким методом виділяють з води сірководень, метан, надлишок фтору, вуглекислого та інших газів. Дегазацію здійснюють за допомогою активованого вугілля, озону, діоксиду хлору або перманганату калію.

Побутові стічні води очищають механічним і біологічним способами. Виробничі стічні води очищають разом із побутовими. Проте якщо концентрація забруднюючих речовин перевищує допустиму або стічні води містять високотоксичні речовини, то такі води попередньо очищають на очисних спорудах відповідних підприємств, установ і тільки після цього скидають у загальні очисні споруди. Перед скиданням очищених стічних вод у водойми їх обов’язково знезаражують.

Механічне очищення служить для вилучення зі стічних вод нерозчинних речовин. Воно забезпечується за допомогою таких методів, як проціджування, відстоювання, фільтрування та центрифугування. Проціджування стічних вод забезпечує затримання порівняно великих частин забруднень, розміри яких перевищують 15–20 мм.

Фільтрування вод використовують для затримання найдрібніших нерозчинних часток забруднень, що перебувають у завислому стані. Для цього застосовують піщано-гравійні фільтри або спеціальні сітки. Очищення стічних вод від механічних домішок здійснюють також за допомогою гідроциклона – агрегата, який у процесі обертання цистерни з водою внаслідок дії відцентрованих сил вилучає із води завислі частинки забруднюючих речовин.

Для інтенсифікації механічного очищення побутових стічних вод проводять їх аерацію, або ж аерацію поєднують з відстоюванням у просвітлювачі чи біокоагуляторі.

Під час хімічного очищення у стічні води додають хімічні реагенти, які внаслідок реакції із забруднювальними речовинами сприяють випаданню останніх в осад або їх випаровуванню. До хімічного очищення відносять коагуляцію і нейтралізацію. Коагуляція – процес додавання до стічних вод речовин-коагулянтів, що сприяють прискореному виділенню нерозчинних і частково розчинних речовин, які при відстоюванні не випадають в осад. Коагуляція зумовлює поступове осідання дисперсних часток і виділення їх з розчину у вигляді осаду. Цей процес називають седиментацією. Нейтралізація – реакція, що приводить до знищення кислотних властивостей розчину за допомогою лугів, а лужних – за допомогою кислот.

Фізико-хімічні та біологічні методи очищення вод поділяють на дві групи: регенеративні та деструктивні. Перші дають змогу вилучати й утилізувати зі стічних вод цінні елементи та речовини. Деструктивні методи передбачають руйнацію забруднювальних речовин або їх знешкодження. До регенеративних методів очищення належать: сорбція, екстракція, евапорація, флотація, іонний обмін, електроліз, кристалізація, випаровування тощо.

Сорбція процес, внаслідок якого відбувається поглинання певною речовиною (тілом) зі стічних вод газів, пари і розчинних речовин.

Екстракція – це процес переведення речовин із водної фази в органічну.

Евапорація – процес випаровування летких забруднювальних речовин внаслідок пропускання пари через нагріті до 100°С стічні води.

Флотація – процес вилучення зі стічних вод забруднювальних речовин разом із бульбашками повітря, що піднімаються на поверхню.

Іонний обмін. Цей метод широко застосовують для технологічного й аналітичного розділення сумішей неорганічних іонів.

Електроліз полягає в тому, що пропускають струм через занурені у воді електроди, підсилюють розчинення матеріалу електродів і утворення згустків коагулята, що сприяє осаду забруднень.

Кристалізація ґрунтується на утворенні кристалів забруднюючих речовин внаслідок природного або штучного прискореного випаровування рідини.

Випаровування застосовується під час очищення радіоактивно забруднених вод, що переважно є стоками атомних електростанцій.

Деструктивна очистка стічних вод полягає в окисненні органічних речовин, що містяться у стічних водах. Окиснення й мінералізація органічних забруднювальних речовин внаслідок аеробних біохімічних процесів становлять суть біохімічного способу очищення стічних вод.

Біологічне очищення відбувається в природних умовах: на полях зрошення, полях фільтрації, біологічних ставках або в штучних умовах – біологічних фільтрах.