Негативные факторы техносферы

К наиболее опасным загрязнителям относятся соли тяжелых металлов (свинца,

мышьяка, ртути, хрома, цинка, меди и др.), фенолы, пестициды и другие орга-

нические яды, нефтепродукты, насыщенная бактериями биогенная органика,

синтетические поверхностно-активные вещества (спав) и минеральные удобрения.

Кроме химического загрязнения водоемов определенное значение имеют

механическое, термическое и биологическое загрязнение. Для определения

опасности нарушений поверхностных природных водоемов важен еще и объем безвозвратного водопотребления.

В РФ на одного человека образуется примерно на 1% больше хозяйствен-

ных стоков, чем в среднем в мире. В 1996 г. в поверхностные водные объекты

было сброшено 58,9 км3 сточных вод. Около 38% (22,4 км3) сточных вод отне-

сены к категории загрязненных. С ними сброшено в водоемы свыше 700 тыс.

тонн загрязнителей: нефтепродуктов – 9,3, взвешенных веществ – 619, фосфора -32, СПАВ – 4, соединений меди – 0,2, железа и цинка -19,7, фенола – 0,1 тыс.т.

Основной объем сброшен предприятиями промышленности и коммунальными службами от всех вод, требующих очистки, что является следствием низкой эффективности очистных сооружений.

Угрожающие размеры принимает загрязнение морей и всего мирового

океана, поскольку реки большую часть поступающих в них стоков уносят в моря. Со стоками и атмосферными осадками в мировой океан попадает до 100 млн т тяжелых металлов, 70% загрязнений океана составляют промышленные химические стоки, нефть и нефтепродукты, радиоактивные отходы. Загрязнение нефтепродуктами превысило 6 млн. т в год (35% - вклад судоходства, 31% - материковый сток).

Качество воды в большинстве водных объектов России не отвечает норма-тивным требованиям. Ежегодно растет количество створов с высоким уровнем

загрязнения (более 10 ПДК), есть случаи экстремально высокого загрязнения

(более 100 ПДК). Существенная  доля хозяйственно-питьевого водоснабжения

базируется на подземных водах. Однако и они не полностью защищены от тех-

ногенного загрязнения. Состояние водных источников и систем централизо-

ванного водоснабжения в РФ не может гарантировать требуемого качества

питьевой воды. В 1966 г. 75% исследованных проб были нестандартны по вку-

совым качествам, 23% - не отвечали гигиеническим требованиям по химиче-

ским и 11,4% - по микробиологическим показателям. В целом половина жите-

лей страны потребляет недоброкачественную воду.

Обостряющаяся водохозяйственная обстановка в России из-за сброса за-

грязненных стоков в водные объекты и нерационального использования воды

наносит огромный экономический ущерб. Под влиянием загрязнений происходит не только снижение запасов питьевой воды, но и нарушение круговоротов веществ в биосфере, снижение биомассы планеты, изменения в существовании фауны и флоры водоемов. Нарастающая деградация природных вод требует решительных действий и специальных целевых программ по их спасению.

Способы оценки загрязнений водной среды. Содержание вредных ве-

ществ в водоемах регламентируется предельно допустимой концентрацией (ПДК, мг/л; г/м3). Под ПДК природных вод понимают такое содержание веществ в воде, при превышении которого она не пригодна для установленного вида водопользования.

При оценке опасности загрязнения водных объектов используется соотно-

шение:

С/ПДК 1,

где С – концентрация вредного вещества в водоеме, мг/м3;

ПДК – предельно допустимая концентрация вещества, мг/м3.

Если значение соотношения больше единицы, то опасность загрязнения

существует. При поступлении в водные объекты нескольких веществ с одина-

ковыми ЛПВ их концентрация должна удовлетворять условию:

С1/ПДК1 + С2/ПДК2 +…+ Сn/ПДКn 1,

где С1,n – фактические концентрации вредных веществ, мг/м3;

Пдк1,n – предельно допустимые концентрации этих веществ, мг/м3.

Для определения качества воды наиболее часто используют гидрохимический индекс загрязнения воды (ИЗВ). Он рассчитывается, как минимум, по шес-

ти показателям, которые можно считать гидрохимическими. Некоторые из них: концентрация растворенного кислорода, показатель РН, БПК5 – являются обязательными:

ИЗВ = ( СI/ПДКI) / n,

где Сi – концентрация компонента (в ряде случаев значение параметра);

ПДКi – предельно допустимая концентрация компонента, соответствующая определенному типу водопользования; n – число показателей, используемых для расчета.

В зависимости от величины ИЗВ участки водных объектов подразделяются

на определенные классы качества воды.

Средства и меры защиты гидросферы. Средства защиты гидросферы

должны обеспечить концентрацию примесей в водоеме не выше значений ПДК с учетом допустимой концентрации примесей в очищенных сточных водах. Основными средствами и мерами защиты являются:

–запрещение сброса в водоемы сточных вод, если этого можно избежать,

используя более рациональную технологию, безводные процессы, системы по-

вторного и оборотного водоснабжения; если сточные воды содержат вещества,

для которых не установлены ПДК; если содержание примесей в сбрасываемых

сточных водах больше установленных значений, при которых обеспечивается

ПДК примесей в водоемах.

–очистка сточных вод.

Оборудование для очистки сточных вод. Существует значительное ко-

личество методов очистки сточных вод и различные виды их классификации.

Существующие методы классифицируются на механические, физико-

химические и биологические (биотехнологические).

Механические методы очистки применяются для очистки сточных вод от

взвешенных частиц путем процеживания, отстаивания, отделения взвешенных

частиц с использованием центробежных сил, фильтрования.

Процеживание осуществляется пропусканием воды через решетки и волокно-уловители. Предназначено для отделения крупных и волокнообразных нерастворимых примесей.

Отстаивание основано на оседании (всплывании) примесей с плотностью больше (меньше) плотности воды. Отстаивание осуществляется в песколовках, отстойниках, маслоловушках. Отделение твердых сил в поле действия центробежных сил реализуют в гидроциклонах и центрифугах.

Фильтрование сточных вод осуществляется в фильтрах. Практически при-

меняются два типа фильтров: зернистые фильтры и микрофильтры. Фильтры

применяются для очистки сточных вод от мелкодисперсных твердых примесей.

В микрофильтрах фильтрующие элементы изготавливаются из связанных по-

ристых материалов (сетки, ткани и др.). Применяются также электромагнитные

фильтры для очистки вод от твердых ферромагнитных примесей.

Очистка сточных вод от маслопродуктов осуществляется отстаиванием,

отделением маслопродуктов в поле действия центробежных сил и фильтрова-

нием. Фильтрующий элемент выполняется из частиц пенополиуретана.

Физико-химические методы используются для очистки сточных вод от

растворенных примесей, также в некоторых случаях и от взвешенных частиц.

Основными методами являются: флотация, экстракция, нейтрализация, сорб-

ция, ионообменная очистка, гиперфильтрация, электрохимическая очистка,

озонирование, электрокоагуляция, эванорация.

Флотация. Очистка сточных вод от маслопримесей флотацией заключается в интенсификации процесса всплывания маслородуктов при обволакивании их частиц пузырьками воздуха, подаваемого в сточную воду. Реализуется в пневматических флотационных установках для очистки сточной воды.

Экстракция сточных вод основана на перераспределении примесей сточных вод в смеси двух взаимнонерастворимых жидкостей (сточная вода и экстрагент). В качестве экстрагента может использоваться бензол или бутилацетат.

Метод реализуется в экстракционных колоннах.

Нейтрализация сточных вод предназначена для выделения из них кислот, щелочей. Процесс основан на объединении ионов водорода с гидроксильной группой в молекулу воды, при этом сточная вода становится нейтральной (рн=6,7). Реагентом для кислых вод является гашеная известь, для щелочных – серная, соляная и др. кислоты. Метод реализуется фильтрованием через реагент, добавлением в сточную воду реагента.

Сорбция. Применяют для очистки сточных вод от растворимых примесей.

В качестве сорбента применяются зола, опилки, торф и другие мелкодисперс-

ные вещества. Наиболее эффективным сорбентом является активированный

уголь.

Ионообменная очистка применяется для обессоливания и очистки сточных вод от ионов металлов и других примесей. Для ионообменной очистки используются синтетические ионообменные смолы. Реализуется на специальных технологических установках ионообменной очистки сточных вод.

Гиперфильтрация (оборотный осмос) реализуется подразделением растворов путем фильтрования их через мембраны, поры которых пропускают молекулы воды и задерживают гидратированные ионы солей. Используются ацетат-целлюлозные и другие полимерные мембраны.

Для очистки сточных вод от тяжелых металлов, цианидов, сульфидов и

других растворимых примесей применяют озонирование (процесс обработки сточной воды озоном), для очистки сточных вод гальванических производств от хрома и других тяжелых металлов - электрокоагуляцию, для очистки сточных вод гальванических процессов от цианидов цинка, меди, железа и других металлов - электрохимическую очистку, для очистки сточных вод от летучих органических соединений – эвапорацию (обработка паром сточной воды).

Биологическая (биотехнологическая) очистка применяется для очистки

сточных вод от растворенных органических веществ. Она основана на способ-

ности микроорганизмов использовать для питания содержащиеся в сточных водах органические вещества (углеводы, спирты, белки и т.п.). Используется для очистки бытовых и производственных сточных вод.

Очистка осуществляется на полях фильтрации, полях орошения, в биоло-гических труда, а также в специальных установках – биологические фильтры,

аэротенки и окситенки.

Сущность биологической очистки на полях заключается в том, что при

фильтровании сточной воды через слой почвы в ней адсорбируются взвешен-

ные и коллоидные вещества, которые затем образуют микробиологическую

пленку. Эта пленка адсорбирует и окисляет задержанные органические вещества, превращая их в минеральные соединения. Биологическая очистка сточных вод может осуществляться также микроводорослями и водными растениями. Она осуществляется в биологических прудах.

Выбор методов оборудования для очистки сточных вод производится с

учетом концентрации преобладающих загрязняющих веществ, объемов очи-

щаемых вод, характеристики водоемов и возможности утилизации осадков.

2.3. Твердые и жидкие отходы объектов техносферы, зоны загрязнения

литосферы, способы сокращения и ликвидации отходов

Ежегодно из недр земли извлекается огромное количество горной массы.

Нарушается верхний слой земной коры при добыче полезных ископаемых, за-

хоронение отходов, проведение испытаний вооружения, строительстве дорог и т.д. существенное загрязнение земель происходит в результате седиментации токсичных веществ из атмосферы.

Поверхность земли испытывает самую значительную по массе и очень

опасную антропогенную нагрузку. На землю попадает ежегодно примерно 90

млрд т техногенных отходов. по некоторым оценкам, их общая масса в техно-

сфере к концу 90-х годов превысила 4000 млрд т, что уже сопоставимо с массой живого вещества биосферы. Если даже преобладающая часть этой массы химически инертна, то все равно она вытесняет природные экосистемы на значительной площади.

Основными источниками антропогенного загрязнения земли являются

твердые и жидкие отходы добывающей, перерабатывающей и химической промышленности, теплоэнергетики и транспорта; отходы потребления, в первую очередь, твердые бытовые отходы; сельскохозяйственные отходы и применяемые в агротехнике ядохимикаты; атмосферные осадки, содержащие токсичные вещества; аварийные выбросы и сбросы загрязняющих веществ. К основным загрязнителям почвы относятся никель, свинец; бенз(а)пирен, ртуть, нитраты, нитриты, фосфаты, пестициды и многие другие вещества и соединения химических элементов.

Наиболее опасны те токсичные терраполлютанты, которые и геохимиче-