СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ учебник
.pdfвремя фильтр выключают из работы, затем после образования новой пленки начинают фильтрат направлять в сборники для чистой воды.
Установлена роль отдельных элементов в водообработке в освобождении воды от вирусов. Большая часть вирусов адсорбирована на частицах, первично взвешенных в воде, на хлопьях, образовавшихся в результате реакции этих частиц с коагулянтом. При осаждении хлопьев в эксперименте удавалось удалить из воды до 99,9% вирусов; в условиях эксплуатации водопроводных станций этот процент составил 90-95%. Удаление вирусов из воды происходит параллельно устранению мутности. Следовательно, процессы осветления воды обеспечивают существенное снижение содержания в ней бактерий и вирусов, что позволяет значительно повысить эффективность заключительного обеззараживания.
Таким образом, мутность приобретает значение косвенного показателя степени освобождения воды от вирусов.
После отстаивания, коагуляции и фильтрования вода становится прозрачной, бесцветной, освобождается от яиц гельминтов и на 20-25% от содержавшихся в ней микробов. Поэтому питьевую воду, которая представляет опасность, как источник инфекции, необходимо обеззаразить.
Обеззараживание воды можно проводить одним из четырех методов: термическим, химическим, олигодинамией (воздействие ионов благородных металлов), физическим (ультразвук, радиоактивное облучение, ультрафиолетовые лучи). Наиболее широко в качестве обеззараживающих средств применяют окислители: хлор, озон, гипохлорид натрия.
Хлорирование воды на крупных водопроводных станциях проводят жидким (газообразным) хлором, а на малых – хлорной известью. Под действием хлора большинство микроорганизмов, находящихся в воде, погибают. Газообразный хлор на стации поступает в специальных стальных баллонах под давлением до 0,8 Мпа. Из баллонов хлор подается в хлораторы, в которых осуществляется смешивание его с некоторым количеством воды. Полученная «хлорная вода» поступает для обработки питьевой воды.
При использовании хлорной извести для обеззараживания воды необходимо учитывать содержание в ней активного хлора (оно должно быть не менее 25%). Раствор хлорной извести применяют 1-
2%-ной концентрации, время контакта воды и раствора должно составлять не менее 45-60 мин.
Надежность обеззараживания воды достигается и количеством вводимого раствора хлорной извести. Для этого в начале определяют хлорпотребность воды. В большинстве случаев достаточно 1-3 мг хлора на 1 л.
Вводе, используемой для поения животных, остаточного свободного хлора должно быть не менее 0,3 мг и не более 0,5 мг на 1 л.
Коли-титр в хлорированной воде должен быть не менее 300. Если хлорирование воды проведено большими дозами хлорной извести, то для уничтожения ее излишков (о чем свидетельствует явный запах хлора) необходимо дехлорировать воду 0,5%-ным раствором тиосульфата натрия (гипосульфит) или сернокислым натрием.
Хлорирование воды в колодцах можно производить с помощью дозирующих патронов, изготовленных из пористой керамики. Емкость патрона 0,25, 0,5 и 1 л. Внутри патрона помещают соответственно 150, 300 и 600 г хлорной извести и добавляют 100-300 мл воды. Содержимое патрона перемешивают до образования однородной кашицы, закрывают пробкой и погружают на проволоке в воду на расстоянии 20-50 см от дна. Длительность действия патрона составляет 20-30 суток. Патрон используют многократно.
Кипячение является простым и надежным способом обеззараживания больших объемов воды.
Впрактике хозяйственно-питьевого водоснабжения прибегают
кспециальным методам обработки воды с целью коррекции ее солевого состава. Наиболее распространены обезжелезивание, фторирование и дефторирование воды. Как правило, указанные методы применяют при использовании подземных источников водоснабжения. Однако обезжелезивание бывает необходимым и для поверхностных водоисточников при питании из болот, а установки для опреснения позволяют использовать морскую воду.
Контроль и управление качеством воды и водных объектов
Контроль и управление качеством воды в настоящее время рассматривается в качестве санитарной охраны водоемов вследствие исключительной значимости воды как элемента окружающей среды. С экологических позиций значение воды двояко: во-первых, она является
главной «образующей» средой для водных, а во-вторых, играет решающую роль в жизни любых наземных биогеоценозов. В отличие от атмосферы вода как природное тело более локализовано в пространстве, что существенно сказывается на результативности ее загрязнения с точки зрения влияния на здоровье человека.
В задачи специалиста сельского хозяйства охрана водных ресурсов непосредственно не входит. Однако рациональное и бережное использование, а также предотвращение загрязнения воды промышленными стоками – его прямая обязанность.
Важнейшей задачей в условиях промышленного развития и временной неизбежности отведения (или попадания) отходов в водные биогеоценозы является установление допустимых нагрузок на водные объекты в результате водопользования и водопотребления.
Степень предельно допустимого загрязнения воды в водном объекте, определяемая его физическими способностями, а также способностью к нейтрализации примесей, рассматривается как предельно допустимая нагрузка на данный водный объект (ПДН).
Критерием загрязненности воды служит ухудшение ее качества вследствие изменения ее органолептических свойств и появление вредных веществ для человека, животных, птиц, рыб, кормовых и промысловых организмов (в зависимости от вида водопользования), а также повышение температуры воды, изменяющей условия для нормальной жизнедеятельности водных организмов. Это положение косвенно учитывает тот факт, что водные объекты представляют собой сложные биогеоценозы, но содержит ряд неточностей, которые экологически грамотный специалист обязан понимать. Во-первых, нельзя говорить «для животных, птиц, рыб», ибо и птицы, и рыбы, и зоопланктон – все это животные. Во-вторых, неверно считать критерием загрязненности «повышение температуры воды», поскольку условия могут ухудшиться и при понижении температуры, вызываемом, например, изменением процессов таяния снега и льда. Правильно говорить об «изменении температурного режима воды».
Водоохранными мероприятиями называют комплекс мероприятий, осуществление которого обеспечивает соблюдение норм качества воды в местах водопользования. Это положение также неправомерно с позиций экологии и охраны окружающей среды, ибо охрана только в местах водопользования недостаточна.
Различают четыре основных аспекта водоохранных мероприятий: юридический, экономический, технический и организационный. Однако фактически их не четыре, а пять, поскольку наиболее важный аспект – экологический.
Проблема дефицита питьевой воды
Возможность получения пресной воды была одним из главных условий (или предпосылок) зарождения цивилизации, существования людей и развития любых производств. Для своих поселений человек издревле выбирал места вблизи водотоков. Посмотрите на карту мира. Все крупные города (да и большинство малых) основаны вблизи непосредственной близости водных источников – рек. Пути расселения человека по Земле также оказались путями воды. Заселение материков начиналось от рек. Вода с древнейших времен стала важнейшим и самым дешевым транспортным путем.
Древнейшие культуры начинали развиваться как водные цивилизации. Около 3-4 тысячелетий назад в плодородном междуречье Тигра и Евфрата неведомые нам люди начинали сеять зерно. Именно это место считается одним из древнейших очагов цивилизации на планете. Здесь развивались государства Ассирия, Вавилония, Шумер. Уже тогда наши предки осознали: вода – это жизнь. Точно так же на жирных насосных почвах, образованных Индом и его протоками, выросла древняя индийская культура, а возникновение китайского земледелия принято связывать с рекой Вэйхэ – притоком Хуанхэ в Северном Китае.
Африка, где недостаток воды сказывается особенно сильно, также дала миру древнюю цивилизацию – египетскую. По берегам Нила возник созданный человеком оазис. Зеленая извилистая кромка вдоль берегов реки, окруженная пустыней, - вот то место, упоминание о котором связывается у нас с именами египетских фараонов. В высшей степени практичные египтяне начали ежегодно отмечать высоту паводка на Ниле за 3 тыс. лет до нашей эры. С научной точки зрения сами паводки египтян не интересовали, но высота воды показала, какая площадь будет затоплена, а это давало возможность определить величину налогов с урожая. В жизни древних египтян Нил играл настолько большую роль, что деление года на периоды проводилось ими с учетом состояния реки. Год начинался среди лета, когда разливалась река. Он делился на три сезона: сезон наводнения, сезон роста и сезон уборки урожая при самой низкой воде.
Человечеству для жизни нужна не просто вода, не любая вода, а вода пресная и определенного качества. А ее очень и очень мало. Установлено, что из каждых 100 л воды на Земле 97 л имеют соленый вкус. Современные исследования показали, что суммарные запасы всех видов пресных вод суши – рек, озер, подземных и снежно-ледниковых ресурсов не превышают 2,5% от общего количества воды на Земле. Запас воды в реках и озерах оценивается цифрой в 95000 км3, т.е. всего 0,26% от суммарных ресурсов пресных вод, или 0,007% от общих запасов воды на Земле.
Недостаток воды и ее плохое качество напрямую влияют на здоровье людей и животных. Некоторые наиболее опасные заболевания встречаются именно в местах, где весьма затруднен доступ к источникам чистой воды.
Проблема питьевой воды связана с проблемой использования ее для получения продуктов питания. Сельское хозяйство требует больших водных затрат. А если приплюсовать сюда такого потребителя воды, как промышленность, то становится понятным, почему медленно, но верно запасы пресных вод на планете иссякают. Если в начале века промышленность потребляла всего 30 км3 воды в год, то к 1975 г. водопотребление возросло до 630 км3, и, по прогнозам, в 2015 г. оно достигает 2750 км3 в год.
Насколько велики потребности в воде в промышленности и сельском хозяйстве, можно судить по следующим цифрам. Для производства сахара из 1 т сахарной свеклы требуется 0,5-6 м3 воды, 1 т бумаги – 1,5-60 м3, 100л пива – 5-21 м3, для дубления 1 т сырой кожи – 20-50 м3; для выработки 1 т пряжи – до 200 м3, 1 т капронового волокна
– 5600 м3, 1 т стали – 25 тыс.л., для выпуска одного автомобиля – 300
тыс.л., для орошения 1 га хлопка – 5-6 тыс. м3, 1 га риса – 15-20 тыс. м3.
Растущие города требуют свою долю живительной влаги. Для обеспечения потребности в воде современного города с миллионным населением требуется, по крайней мере, 0,5 млн. м3 воды в сутки из расчета 0,5 м3 на человека. Обычно город сталкивается с триединой водной проблемой: снабжение водой, отвод сточных вод и пополнение запасов воды. Уже сейчас из-за загрязнения природных вод многие города вынуждены пополнять водные запасы из источников, находящихся на большом удалении от них, либо бурить глубокие водозаборные скважины. Все это требует затраты огромных средств.
Если учесть все сказанное, можно прийти к довольно печальному выводу. В первой четверти будущего века водные ресурсы на нашей планете будут практически близки к исчерпанию. В отдельных же странах, регионах и речных бассейнах источники воды могут быть исчерпаны значительно раньше. Поэтому решение водной проблемы должно вестись по трем главным направлениям: ограничение эксплуатации подземных запасов вод, экономия воды путем более эффективной ее доставки и регламентирования потребления, а также возрождение некогда чистых, а теперь загрязненных естественных водоемов.
Водные источники и ресурсы Беларуси
В 2005 г. по отношению к 2000 г. объем использования свежей воды с учетом роста ВВП увеличится на 7-8%. Процент ее экономии вследствие внедрения в промышленности систем оборотного и по- вторно-последовательного водоснабжения ожидается на уровне 9093%, а общий объем в этих системах будет приближаться к 80-83% от полного водопотребления страны.
Прогнозируется, что к 2005 г. увеличиться объем сброса сточных вод в поверхностные источники на 9-10% (1415-1420 млн. м3) за счет стоков, отнесенных к категории нормативно очищенных и недостаточно очищенных. Объем сброса сточных вод, отнесенных к категории загрязненных, уменьшится в 5 раз (в 2000 г. – 25 млн. м3, в 2005 г.
– 4,8). Однако проблема охраны вод будет оставаться острой, так как величина загрязнений водных ресурсов зависит не только от сосредоточенных, но и от рассредоточенных источников загрязнения. Поступление в водные источники загрязняющих веществ вследствие смыва удобрений с полей, стоков животноводческих комплексов, поверхностного стока урбанизированных территорий, транспортных магистралей, а также вследствие загрязненности выпадающих осадков сопоставимо, а в отдельных случаях превышает нагрузку от сбросов комму- нально-бытовых и производственных сточных вод.
Речная сеть Беларуси хорошо развита. Средняя густота ее составляет 25 км на 100 км2. На территории Беларуси 20,8 тыс. рек и речушек. Их общая длина – 90,6 тыс. км. Однако свыше 90% их количества – это водотоки, длина которых не превышает 10 км (так называемые малые реки). К числу крупных относятся такие речные артерии, как Западная Двина, Неман, Западный Буг, Вилия, Днепр, Сож, Припять. Максимальная густота речной сети отмечается на севере Белару-
си – в бассейне западной Двины. В условиях пересеченного рельефа (более 45 км на 100 км2), минимальная – на юге республики в бассейнах Буга и Припяти.
ВБеларуси насчитывается свыше десяти тысяч озер (10800). Среди них – озеро Нарочь (80 км2), Освейское (58 км2), Дрисвяты (45 км2), Червоное (40 км2), Дривяты (38 км2). Большинство озер расположено в северной части Беларуси – в Белорусском Поозерье. Озера здесь образовались в ледниковый период. Движущиеся огромные ледниковые глыбы выпахивали перед собой углубления, которые после таяния ледника заполнялись водой.
Озера Беларуси играют огромную роль в удовлетворении промышленных и бытовых нужд. Запасы содержащейся в них пресной воды идут в непосредственное использование человеком. Озера являются средоточением рыбных богатств и скоплениями такого ценного сырья, как сапропеля.
ВБеларуси, на первый взгляд, с питьевой водой дело обстоит
не так уж плохо. На каждого жителя республики (учитывая всю пресную воду) приходится 20 м3пресной воды в сутки. Однако беда в том, что в большинстве своем эта вода загрязнена.
Давление антропогенного пресса сказалось и на состоянии водных ресурсов Беларуси. Белорусская вода содержит нефтепродукты, аммонийный и нитратный азот, фенолы, органические и биогенные вещества, соли тяжелых металлов. Минерализация воды крупных белорусских рек, таких как Неман, Днепр, Припять, возросла за последние 15 лет на 20%. В каждом пятом колодце вода превышает предельно допустимые концентрации (ПДК) по многим микробиологическим показателям и содержанию ядохимикатов. Повсеместно наблюдается значительное увеличение в воде концентрации минерального азота, фосфора, нитратов, меди, цинка, хрома, формальдегида, нефтепродуктов. Список можно было бы продолжить. Такое положение сложилось при обстоятельствах всем хорошо известных. Это, прежде всего, отсутствие очистных сооружений на промышленных предприятиях, чрезмерная химизация сельскохозяйственного производства, поступление сточных вод из городов. И хотя статистика показывает, что в последние годы качественный состав вод некоторых рек стал улучшаться (уменьшается содержание соединений азота, нефтепродуктов), оснований для оптимизма пока нет. Такое видимое «улучшение» следует расценивать в первую очередь как следствие повсеместного спада
промышленного производства. В тоже время в наиболее эксплуатируемых транспортных водных артериях состояние воды не улучшается.
Серьезные экологические нарушения связаны с деятельностью животноводческих комплексов, где технологии основаны на бесподстилочном выращивании животных и смыве нечистот водой. Многие комплексы размещены в близости от водотоков, что приводит к загрязнению водной системы.
Многие крупные и средние реки по комплексной оценке отнесены к классу загрязненных. Наиболее загрязненной на территории республики является река Свислочь ниже г.Минска (ниже выпуска сточных вод Минской станции аэрации). По данным Госкомэкологии, в реку в 1992 г. ежесуточно сбрасывалось 705 тыс.м3 сточных вод.
По состоянию на 2000 г. к классу загрязненных отнесены следующие участки рек Беларуси («Состояние природной среды Беларуси»): р. Свислочь (г. Минск), р. Мухавец (г. Кобрин), р. Мухавец (г.п. Жабинка), р. Мухавец (г. Брест), р. Рыта (с. М.Радваничи), р. Лесная (г. Каменец), р. Лесная правая (г. Каменюки),р. Ясельда (г. Береза), р. Уза (г. Гомель), р. Днепр (г. Могилев), р. Улла (г.п. Чашники), водохранилище Лошица (г. Минск).
Такому же антропогенному загрязнению подвергаются и наши голубые озерные жемчужины. В Заславльском водохранилище зарегистрировано повышенное содержание меди, фенолов, нефтепродуктов, аммонийного и нитритного азота. Увеличилось содержание этих загрязнителей в Лукомльском озере, куда сбрасываются воды местной ГРЭС.
Таблица 2. Состояние водных объектов в местах водопользования населе-
ния
|
|
|
Водое |
|
|
Удельный вес про |
|
|
|
гиеническим норм |
|
|
Количество по- |
|
|
Наименование |
По |
сан.-хим. |
|
|
стоянных створов |
показателям |
|
|
|
|
|
областей |
1999 |
2000 |
1999 |
2000 |
|
|
|
|
|
г. Минск |
29 |
32 |
65,4 |
44,0 |
|
|
|
|
|
Брестская |
117 |
143 |
27,0 |
21,2 |
|
|
|
|
|
Витебская |
127 |
127 |
9,6 |
15,7 |
|
|
|
|
|
Гомельская |
95 |
95 |
44,6 |
39,9 |
|
|
|
|
|
Гродненская |
219 |
221 |
25,5 |
29,8 |
|
|
|
|
|
Минская |
107 |
106 |
10,8 |
15,0 |
|
|
|
|
|
Могилевская |
70 |
71 |
11,9 |
26,4 |
|
|
|
|
|
РБ |
764 |
795 |
24,0 |
25,2 |
|
|
|
|
|
Не исключение здесь и знаменитое озеро Нарочь, где отмечено повышение концентраций аммонийного азота, меди, нефтепродуктов. Из-за чрезмерной концентрации в озерах биофильных элементов в них идут процессы эвтрофикации – повышения биологической продуктивности водных обитателей под действием антропогенных факторов. Разрастаются колонии цианобактерий («цветение воды»), и в связи с этим уменьшается количество доступного кислорода. В результате происходит крупномасштабное заглеение озер и уменьшение поголовья рыбного племени.
8. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ АТМОСФЕРНОГО
ВОЗДУХА
Существование воздушной среды является необходимым условием поддержания жизни на земном шаре. Без воздуха немыслимо скольконибудь продолжительное сохранение жизненных функций организма. Воздушная среда не только необходима для дыхания человека, животных и растений, она является также резервуаром, принимающим газообразные продукты их обмена веществ. Воздушная среда позволяет человеку и животным ориентироваться в окружающей обстановке, воспринимать органами чувств различные сигналы, чтобы судить о состоянии окружающей среды. Воздушная среда оказывает существенное влияние на многие энергетические, геологические и гидрологические процессы, происходящие на поверхности земли. Состояние воздушной среды в значительной степени определяет количество и качество солнечной радиации у поверхности земли. Атмосфера является местом образования осадков, которые наряду с ветрами способствуют механическому разрушению горных пород. Кроме того, атмосфера служит одним из факторов климатооборазования. Через воздушную среду совершаются процессы теплообмена организма с внешней средой. Атмосфера является источником некоторых видов сырья, запасы которого практически неисчерпаемы: из воздуха добывают азот, кислород, аргон и гелий. Резкие изменения физических и химических свойств воздушной среды, загрязнение токсическими веществами и патогенными микроорганизмами могут способствовать развитию в организме неблагоприятных процессов, нарушающих здоровье и снижающих работоспособность. Потому перед специалистами сельского хозяйства стоит задача обоснования мероприятий по оздоровлению воздушной среды с целью защиты организмов от изменений, связанных с ее неблагоприятным состоянием.
Земля окружена газовой оболочкой (атмосферой), строение которой различно и определяется удаленностью от еѐ поверхности. В состав атмосферы входят следующие слои: тропосфера, стратосфера, мезосфера, ионосфера, экзосфера и магнитосфера. Наиболее плотные воздушные слои, прилегающие к земной поверхности, называются тропосферой. Толщина тропосферы над различными широтами земного шара и в различные времена года неодинакова: в средних широтах