Реферат: Гидросфера

План

 

1. Введение…………………………………………….3

2. Использованиеводных ресурсов…………………..5

3. Загрязнениеводных ресурсов…………….………..9

4. Список литературы………………………………..15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Гидросфера – водная оболочка Земли, включающая океаны, моря, реки, озера, подземные воды иледники, снеговой покров, а также водяные пары в атмосфере. Гидросфера Земли на94% представлена солеными водами океанов и морей, более 75% всей пресной воды законсервировано в полярных шапках Арктики и Антарктиды (табл.1).

 

Табл. 1. Распределениеводных масс в гидросфере Земли

Часть гидросферы

Объем воды, тыс. км3

Доля в общем объеме вод, %

Мировой океан 1 370 000 94,1 Подземные воды 60 000 4,1 Ледники 24 000 1,7 Озера 280 0,02 Вода в почве 80 0,01 Пары атмосферы 14 0,001 Реки 1,2 0,0001

Вода на Земле присутствует во всех трехагрегатных состояни­ях, однако наибольший объем ее приходится нажидкую фазу, ко­торая весьма значима для формирования других особенностей планеты. Весь природный водный комплексфункционирует какединое целое, находясь всостоянии непрерывного движения, развития и обновления. Поверхность Мирового океана, зани­мающая около 71% земной поверхности,расположена между ат­мосферойи литосферой. Поперечник Земли, т.е. ее экваториаль­ный диаметр, составляет 12 760 км, асредняя глубина океана в его современном ложе – 3,7 км. Следовательно, толщина слоя воды в жидком состоянии в среднем составляет лишь 0,03%земного диаметра. В сущности, это тончайшая водяная пленка на поверх­ности Земли, но, как озоновый защитный слой,играющая ис­ключительно важную рольв биосферной системе.

Без воды не могло бы бытьчеловека, животного и раститель­ного мира, так как большинство растений иживотных состоит в основном из воды. Кроме того, для жизни необходимы темпера­туры в диапазоне от 0 до 100° С, что соответствуеттемпературным пределам жидкой фазы воды. Для многих живых существ вода служит средой обитания. Таким образом, главнейшейособенно­стью гидросферы является изобилие жизни в ней.

Велика роль гидросферы в поддержании относительнонеиз­менного климата на планете, посколькуона, с одной стороны, выступает какаккумулятор тепла, обеспечивая постоянство сред­ней планетарнойтемпературы атмосферы, а с другой – за счет фитопланктона продуцируетпочти половину всего кислорода ат­мосферы.

Водная среда используетсядля лова рыбы и других морепро­дуктов, сбора растений, добычи подводных залежей руды (мар­ганца,никеля, кобальта) и нефти, перевозки грузов и пассажиров. В производственной ихозяйственной деятельности человек при­меняет воду для очистки, мытья,охлаждения оборудования и ма­териалов,полива растений, гидротранспортировки, обеспечения специфических процессов, например выработкиэлектроэнергии и т.п.

Важным обстоятельством,присущим водной среде, является то, что через нее в основном передаютсяинфекционные заболе­вания (примерно 80% всех заболеваний). Простота процесса за­топленияпо сравнению с другими видами захоронения, недос­тупность глубин для человека и кажущаяся изолированность воды привели к тому, что человечество активноиспользует водную среду для сбросаотходов производства и потребления. Интенсив­ное антропогенное загрязнение гидросферы ведет к серьезным изменениямее геофизических параметров, губит водные экоси­стемы и потенциально опасно длячеловека.

Экологическая угрозагидросфере поставила перед междуна­родным сообществом задачу принятия срочных мер поспасению среды обитания человечества. Ихособенностью является то, что ни одно государство в отдельности даже с помощьюстрогих мер не способно справиться с экологической угрозой. Поэтому необ­ходимо международное сотрудничество в этойобласти, принятие оптимальнойэкологической стратегии, включающей концепцию и программу совместных действий всех стран. Эти меры должнысоответствовать принципам современного между­народногоправа.

 

Использование водных ресурсов

В зависимости от того, каким образом используют водныересурсы, все отрасли народного хозяйства подразделяют на две категории:

1) водопользователи – это отрасли, которые используют водоемыдля различных целей, но безвозвратный водозабор не ведут. К ним относятсягидроэнергетика, водный транспорт, рыбное хозяйство, местные органы,использующие воду для целей и нужд населения, т.е. службыхозяйственно-питьевого потребления.

2) водопотребители – это отрасли, которые берут воду изводоемов, причем часть ее используется безвозвратно. Крупнейшимиводопотребителями являются теплоэнергетика (особенно АЭС), сельское хозяйство,а из промышленности — химическая и металлургическая.

Современный город с населением 1 млн человек потребляет всутки 300 тыс.м3 воды, из которых 75-80% превращаются в сточныеводы.

Существует следующая классификация пресных вод по целевомуназначению (рис. 1).

/>

Рис 1. Классификацияприродных вод  по целевому назначению

Вода питьевая – вода, в которой бактериологические,органолептические показатели и показатели токсических химических веществнаходятся в пределах норм питьевого водоснабжения.

Вода минеральная – вода, компонентный состав которой отвечаетлечебным требованиям.

Вода промышленная – вода, компонентного состава и ресурсовкоторой достаточно для извлечения этих компонентов в промышленных масштабах.

Вода теплоэнергетическая – термальная вода,теплоэнергетические ресурсы которой могут быть использованы в любой отраслинародного хозяйства.

Вода техническая – любая вода, кроме питьевой, минеральной ипромышленной, пригодная для использования в народном хозяйстве. При этомразличают:

— хозяйственно-бытовые воды – воды, используемые для бытовыхи санитарно-гигиенических целей населением, а также прачечными, банями,столовыми, больницами и т.д.;

— поливную воду, используемую для орошения земель и поливасельскохозяйственных растений.

— энергетическую воду, используемую для получения пара инагревания помещений, оборудования и сред, а также для охлаждения жидких игазообразных продуктов в теплообменных аппаратах, а твердых тел –непосредственно; может быть оборотной и подпиточной (добавочной).

Воду весьма часто используют для охлаждения жидких игазообразных продуктов в теплообменных аппаратах. В этом случае она несоприкасается с материальными потоками и не загрязняется, а лишь нагревается. Впромышленности 65-80% расхода воды потребляется для охлаждения.

Технологическую воду подразделяют на средообразующую,промывочную и реакционную. Средообразующую воду используют для растворения иобразования пульп, при обогащении и переработке руд, гидротранспорте продуктови отходов производства; промывочную – для промывки газообразных (абсорбция),жидких (экстракция) и твердых продуктов и изделий, а также реакционную – всоставе реагентов, при отгонке и аналогичных процессах. Таким образом,технологическая вода непосредственно контактирует с продуктами и изделиями.

Наиболее перспективный путь уменьшения потребления свежейводы – это создание оборотных и замкнутых систем водоснабжения, что позволяет в10-50 раз уменьшить потребление природной воды.

Основные пути решения проблемы обеспечения чистой водой:

-    очистка сточнойводы от загрязнений;

-    очистка преснойводы, поступающей к потребителю;

-    обеспечениережима и регулирование качества воды в водных объектах.

Последствиянерационального использования водных ресурсов:

1.Перерасход поверхностных вод.

Придолгосрочном планировании следует учитывать неизбежные засушливые годы, когдаречной сток падает до аномально низкого уровня. Считается, что нельзяиспользовать больше 30% среднегодового речного стока без риска испытатьнедостаток воды. На ряде рек потребности в воде превышают 90% среднегодовогостока.

Экологическиепоследствия перерасхода поверхностных вод затраги­вают не только саму реку, авесь биоценоз связанный с рекой (пересыхание болот, гибель растительности иживотных и т.д.).

2.Перерасход грунтовых вод.

Подземныеводохранилища, как любые другие, истощаются, если потребление из них воды идетбыстрее пополнения. Проблема стоит особенно остро в регионах с низкимколичеством осадков, где скорость пополнения очень невелика, а потребность вводе высока из-за недостатка поверхност­ных водоемов.

Падениеуровня грунтовых вод влияет на поверхностные водоемы, т.к. это падение приводитк сокращению родников и связанных с ними по­верхностных водоемов, чтоусугубляет их экологические проблемы.

3.Просадка грунта.

Грунтовыеводы вымывают в недрах земли полости, которые запол­няются водой. Вода самаотчасти поддерживает вышележащие породы и почвы. Когда уровень грунтовых водпадает, эта опора исчезает, и может происходить постепенное опусканиеповерхности суши называемое просад­кой грунта. Скорость ее может составлять15-30 см в год.

Особыйвид просадки грунта – образование карстовых воронок – может быть внезапным ивести к катастрофическим последствиям.

4.Подток соленой воды.

Из-заистощения запасов грунтовых вод возникает еще одна проблема — подток соленойводы. Понижение уровня грунтовых вод или большая ско­рость их потребления могутснизить давление в водоносном горизонте, что позволит проникать в него, а,следовательно, и в колодцы и артезианские скважины соленой воде.

5.Загрязнение вод.

 

Загрязнение водных ресурсов

Наиболееугрожают чистоте водоемов нефтяные масла. Для очистки от нефти требуетсяулавливание не только  плавающей по поверхности   пленки, но и осаждениенефтяной эмульсии.

Весьмаопасны как загрязнители сточные воды целлюлозно-бумажной промышленности. Стокиэтих предприятий поглощают кислород за счет окисления органических веществ,засоряют воду нерастворимыми веществами и волокнами, придают воде неприятныйвкус и запах, изменяют цвет, способствуют развитию грибных обрастаний по дну иберегам.

Особеннозагрязняют водоемы и губительно отражаются на развитии водных организмовсточные воды разнообразных химических заводов. Сбросы ТЭЦ обычно бываютподогреты на 8-10° С выше в сравнении с водой водоемов. При повышениитемпературы водоемов в них происходит усиление развития микро- имакропланктона, «цветение» воды, изменяются ее запах и цвет.

Сильнозагрязняет и засоряет реки молевой сплав леса. Массы плывущего леса наносятрыбе ранения, преграждают путь к нерестилищам, рыба большей частью покидаетобычные места нереста. Кора, сучья, ветки засоряют дно водоемов. Из бревен идревесных отходов выделяется в воду смола и другие вредные для рыбногонаселения продукты. Экстрагированные из древесины вещества разлагаются в воде,поглощая кислород, вызывая гибель рыб. Особенно в первые сутки сплава отнедостатка кислорода гибнут икра и мальки рыб, а также кормовые беспозвоночные.

Усиливаетзасорение рек сброс в них отходов лесозаводов – опилки, кора и др.,скапливающиеся большей частью в заводях и протоках. Часть леса тонет, числобревен увеличивается из года в год. Гниющая древесина и кора отравляют воду,она становится «мертвой».

Источникомзагрязнения вод во многих случаях являются коммунальные сточные воды(канализация, бани, прачечные, больницы и др.).

Растетчисленность населения, расширяются старые и появляются новые города. Ксожалению, не всегда постройка очистных сооружений успевает за темпамижилищного строительства.

Положениеосложняется тем, что за последние годы в составе сточных вод резко увеличилосьсодержание биологически активных и стойких примесей, таких, как новые видымоющих средств, продуктов органического синтеза, радиоактивных веществ и др.

В рядерайонов наблюдается загрязнение подземных вод, связанное с просачиванием вводоносные горизонты загрязнений с поверхности. Наибольшую же угрозу жизниводоемов и здоровью людей представляют радиоактивные отходы атомнойпромышленности. Источником радиоактивного загрязнения водоемов являются заводыпо очистке урановой руды и по переработке ядерного горючего для реакторов,атомные электростанции, реакторы.

Внастоящее время сточные воды повышенной радиоактивности порядка 100 кюри/л ивыше подвергаются захоронению в подземные резервуары или закачиваются вподземные бессточные бассейны.

Установлено,что морская вода способна разъедать контейнеры, их опасное содержимоераспространяется в воде. Последствия радиоактивного загрязнения от неправильногозахоронения отходов сказались в Ирландском море, где радиоактивными изотопамибыли заражены планктон, рыбы, водоросли, а также пляжи.

Спускрадиоактивных отходов в моря и реки, как и захоронение их в верхнихводонепроницаемых слоях земной коры, нельзя считать разумным решением этойважной современной проблемы. Требуются дополнительные научные исследованияспособов нейтрализации радиоактивных загрязнений в водоемах.

Ворганизмах растений и животных происходят процессы биологической концентрациирадиоактивных веществ на протяжении цепей питания. Концентрированные мелкимиорганизмами эти вещества затем попадают к другим животным, хищникам, гдеобразуют опасные концентрации. Радиоактивность некоторых планктонных организмовможет в 1000 раз превышать радиоактивность воды.

Некоторыепресноводные рыбы, представляющие собой одно из высших звеньев в цепи питания,в 20-30 тыс. раз радиоактивнее воды, в которой они живут.

Загрязнениясточных вод делят в основном на две группы: минеральные и органические, в томчисле – биологические и бактериальные.

Кминеральным загрязнениям относятся сточные воды металлургических имашиностроительных предприятий, отходы нефтяной, нефтеобрабатывающей игорнодобывающей промышленности. Эти загрязнения содержат песок, глинистые ирудные включения, шлак, растворы минеральных солей, кислот, щелочей,минеральные масла и др.

Органическиезагрязнения вод производятся городскими фекально-хозяйственными стоками, водамибоен, отходами кожевенных, бумажно-целлюлозных, пивоваренных и других производств.Органические загрязнения бывают растительного и животного происхождения. Крастительным относятся остатки бумаги, растительные масла, остатки плодов,овощей и др. Основным химическим веществом этого рода загрязнений являетсяуглерод. К загрязнениям животного происхождения относятся: физиологическиевыделения людей, животных, остатки жировых и мускульных тканей, клеевыевещества, и пр. Они характеризуются значительным содержанием азота.

Бактериальныеи биологические загрязнения представляют собой различные живые микроорганизмы:дрожжевые и плесневые грибки, мелкие водоросли и бактерии, в том числе –возбудители тифа, паратифа, дизентерии, яйца гельминтов, поступающие свыделениями людей и животных и пр. Бактериальную загрязненность сточных водхарактеризуют величиной коли-титра, т. е. наименьшим объемом воды вмиллиметрах, в котором содержится одна кишечная палочка (бактерия«коли»). Так, если коли-титр равен 10, это значит, что в 10 млнайдена 1 кишечная палочка. Этот вид загрязнений свойствен бытовым водам, атакже сточным водам боен, кожевенных заводов, шерстомоек, больниц и др. Общийобъем бактериальной массы достаточно велик: на каждые 1000 м3сточных вод – до 400 л.

Загрязнениябольшей частью содержат около 42% минеральных веществ и до 58% органических.

Прирассмотрении вопроса о составе сточных вод одним из важных понятий являетсяконцентрация загрязнения, т. е. количество загрязнений в единице объема воды,исчисляемом в мг/л или г/м3.

Концентрациюзагрязнений сточных вод определяют химическими анализами. Большое значение имеет рН сточных вод, особенно при процессах их очистки. Оптимальной средой длябиологических процессов очистки являются воды с рН около 7-8. Бытовые сточныеводы имеет слабощелочную реакцию, производственные – от сильнокислой до сильнощелочной.

Загрязнениеводоемов характеризуется следующими признаками: появление плавающих веществ наповерхности воды и отложение на дне осадка; изменение физических свойств воды,как-то: прозрачности и цветности, появление запахов и привкусов; изменениехимического состава воды (реакции, количества органических и минеральныхпримесей, появление ядовитых веществ и др.), уменьшение растворенного в водекислорода; изменение видов и количества бактерий и появление болезнетворныхбактерий за счет поступления их со сточными водами.

Водаобладает чрезвычайно ценным свойством непрерывного самовозобновления подвлиянием солнечной радиации и самоочищения. Оно заключается в перемешиваниизагрязненной воды со всей ее массой и в дальнейшем процессе минерализации органическихвеществ и отмирания внесенных бактерий. Агентами самоочищения являютсябактерии, грибы и водоросли. Установлено, что в ходе бактериальногосамоочищения через 24 ч остается не более 50% бактерий, через 96 ч – 0,5%.Процесс бактериального самоочищения сильно замедляется зимой, так что через 150ч сохраняются еще до 20% бактерий.

Чтобыобеспечить самоочищение загрязненных вод, необходимо их многократноеразбавление чистой водой.

Если жезагрязнения настолько велики, что самоочищение воды не происходит, существуютспециальные методы и средства для ликвидации загрязнений, поступающих состочными водами.

Впромышленности – это главным образом строительство цеховых и общезаводскихсооружений по очистке сточных вод, совершенствование технологического процессапроизводства и строительство утилизационных установок для извлечения ценныхвеществ из сточных вод.

Наречном транспорте наибольшее    значение имеет борьба с потерями нефтепродуктовпри погрузке, выгрузке и транспортировке на судах речного флота, оборудованиесудов емкостями для сбора загрязненных вод.

Прилесном сплаве основными методами борьбы с засорением рек является строгоесоблюдение технологии сплава леса, очистка русел рек от затонувшей древесины,прекращение молевого сплава леса на реках, имеющих рыбохозяйственное значение.

Список литературы

1.Воронцов А.И., Харитонова Н.З. Охрана природы. – М.: Высшая школа, 1971, с. 68-108.

2.Инженерная экология и экологическийменеджмент/Под ред. Иванова Н.И., Фадина И.М.– М.: Логос, 2003, с. 124-179.

3.Инженерная экология/Под ред.Медведева В.Т. – М.: Гардарики, 2002, с. 59-84.

4.Константинов В.М. Охрана природы –М.: Академия, 2000, с. 75-99.

5.Константинов В.М., Челидзе Ю.Б.Экологические основы природопользования. – М.: Академия, 2001, с. 58-76.

6.Проблемы охраны окружающей природнойсреды и природопользования/Под ред. Буркова Н.А., Ширяева В.В.– Киров, 1998, с.98-118.

7.Родзевич Н.Н., Пашканг К.В. Охрана ипреобразование природы. – М.: Просвещение, 1986, с. 117-144.