Урок "Забруднення атмосфери"

Забруднення гідросфери.

 

   Ми пізнаємо цінність води, лише коли колодязь пересихає.

                                      Бенджамін Франклін

                                                                                                    

 

 

Водою вкрито 71% земної кулі. Але це переважно гірко-солона морська вода (96,5% об’єму гідросфери), непридатна для пиття й технологічного використання. Прісна вода становить усього 2,5% її загальної кількості на планеті, причому 85% її зосереджено в льодовиках. І лише 1% прісної води містять річки, озера й підземні води; саме ці джерела й використовує людство для своїх потреб. Зростання кількості населення, бурхливий розвиток виробництва призводить до збільшення споживання води (за останні сорок років споживання води на кожного мешканця планети зросло на 50%) і водночас до зростання рівня її забруднення. Саме тому проблема дефіциту чистої води є однією з найголовніших проблем людства.

Тільки третина населення світу, в основному мешканці  економічно розвинутих країн, споживають якісну воду, третині людства її не вистачає, а третина людства, в основному мешканці країн, що розвиваються, споживають неякісну воду. «Людина випиває 90% своїх хвороб» – вважав Луї Пастер. І дійсно, встановлено, що близько 80% хвороб в світі зумовлено незадовільною якістю води, від хвороб, пов’язаних з водою, потерпає половина населення планети. Щороку в від таких хвороб, як холера, дизентерія, більгарціоз, онхоцеркоз та ін., що передаються через воду, у світі вмирає до 50 тис. чоловік. Спалахи холери відмічалися в країнах Африки (Танзанія, Мозамбік).

 На п’ятому водному форумі, що відбувався в Туреччині у 2009 році, визначалося, що нестачу води відчуває кожен 6-й мешканець нашої планети, а через 20 років її нестачу будуть відчувати близько 47% людства. Якщо людство витрачатиме воду такими самими прискорюваними темпами, як і до цього часу, то до 2100р. запаси прісної води остаточно вичерпаються. темпами Вже зараз такі країни, як Сінгапур, Нідерланди імпортують воду. В деяких країнах аридного клімату (Саудівська Аравія, ОАЕ, Кувейт, Ізраїль) опріснюють морську воду. Є проекти щодо використання води айсбергів. Для цього будуть створені величезні кораблі-буксири, які будуть доставляти айсберги до Фолклендських островів, а потім до берегів посушливої Африки та Південної Америки. Вчені розрахували, що одного айсберга довжиною близько тисячі метрів та шириною близько 500 метрів вистачить, щоб поїти чистою водою 1 млн. чоловік протягом цілого року!

Земля – єдина планета Сонячної системи, де вода перебуває у рідкому стані. Вода не тільки забезпечує життя, вона сама – життя. Саме тому В.Вернадський вважав, що «Життя – це особлива колоїдна система, особливе царство природних вод».

Значення води.

I. Вода, як елемент глобальної екосистеми, виконує дуже важливі функції:

1. Вода – основна частина всіх живих організмів (тіло людини на 70% складається з води, а його мозок – на 85%, деякі організми, такі, як медуза або огірок, на 98-99%).

2. Вода регулює клімат планети. Саме тому Світовий океан – це «кухня погоди».

3. За участю води здійснюються чисельні процеси в екосистемах (обмін речовини, тепла).

4. Вода відіграє величезну роль у формуванні земної поверхні, у розвитку екзогенних процесів (вивітрювання, ерозія, карст, суфозія).

5. Для багатьох організмів вода – це середовище життя. Хімічний склад морської води дуже схожий на склад плазми крові людини: містить ті самі елементи й приблизно в тих самих пропорціях. Це один з доказів того, що життя зародилося саме в океані.

II. Вода – один з основних природних ресурсів, що споживається людством. Саме вода забезпечує виробничу діяльність людей.

Усі галузі господарства за відношенням до водних ресурсів поділяють на користувачів і споживачів.

а) Користувачі  використовують воду як середовище (водний транспорт, рибальство, туризм) або джерело енергії (ГЕС) і не забирають її з джерел. Проте й вони можуть змінювати якість води, забруднюючи її.

б) Споживачі забирають воду з джерел водопостачання, використовують її, а потім повертають, але вже в меншій кількості й іншої якості.

 

 

 

 

 

 

 

 

Основні споживачі води

1. Сільське господарство – основний споживач води (до 70% її загального споживання). У сільському господарстві воду використовують для поливу рослин, напування й приготування корму для свійських тварин. Особливо велика кількість води витрачається в зрошувальному землеробстві.

Сьогодні в світі площа зрошувальних земель становить 15% загальної площі сільськогосподарських земель. Більша частина води (20-60%), що використовується для зрошення безповоротно втрачається  (випаро-

вується), певна її кількість, яка вже сильно забруднена солями, повертається назад у водойми.

 

 

Так, надмірне використання річкових стоків Амудар’ї  й Сирдар’ї для зрошення бавовняних полів призвело до катастрофічного обміління Аральського моря-озера. Озеро відступило від берегів на десятки кілометрів, і колишні порти нині перебувають за 80 км від моря. Колишнє дно перетворилося на нову пустелю – Аралкум. Якщо не вдатися до рішучих заходів, то вже в 2010 році Аральське море може зникнути.

Залишки Аральського моря

 

2. Промисловість використовує близько 20% води, споживаної людством. У промисловості воду використовують як сировину, реагент, розчинник, для проведення різних технологічних процесів, для промивання сировини й продуктів.

Кількість води, що споживається підприємством, залежить від того, яку воно випускає продукцію, від системи водопостачання (прямоточна чи оборотна).

а) За прямоточної системи вода з джерела надходить на підприємство, використовується у виробничому процесі, потім піддається очищенню й після цього скидається у водойму.

б) За оборотної системи відпрацьована вода після очищення не повертається у водойму, а знову використовується в процесі виробництва. Витрати води за такої системи набагато нижча. Так, ТЕС потужністю 1млн. кВт у разі  оборотної системи водопостачання для охолодження агрегатів споживає води щорічно в 13 разів менше.

За показником водоємкості виробництва (під якою розуміють кількість води, необхідної для виробництва однієї тонни готової продукції) виділяють такі галузі промисловості, як чорна металургія, хімічна промисловість, целюлозно-паперова промисловість, робота ТЕС та АЕС.

3. У комунальному господарстві (близько 10% води, споживаної людством) воду використовують для пиття та приготування їжі, для задоволення санітарно-гігієнічних потреб, як теплоносій. У великих містах світу питоме водопостачання  (добовий об’єм води (л), необхідний для задоволення потреб одного мешканця міста чи села) сьогодні таке: Нью-Йорк – 600, Париж – 500, Київ – 333. В країнах, що розвиваються цей показник становить лише 10-15 л/добу.

У багатьох випадках вода після використання частково або повністю повертається до джерел  зі зміненою якістю.

В результаті діяльності людини гідросфера змінюється: кількісно (зменшення кількості води, придатної для використання) та якісно (забруднення).

 

Основні джерела забруднення водойм:

 

а) господарсько- побутові стічні води;

 

б) зливні води, які змивають з ґрунтів значні кількості бруду і переносять їх у річки та інші водойми.

 

 

 

 

Види забруднень води.

1.Хімічне забруднення відбувається в результаті надходження у водойми стічних вод, які містять різні шкідливі сполуки органічного (нафта й нафтопродукти, пестициди, мийні засоби) та неорганічного складу (кислоти, луки, мінеральні солі), більшість з яких отруйні для біоти водойм. Ці сполуки поглинаються фітопланктоном і передаються ланцюгами живлення більш високоорганізованим організмам. В результаті вміст шкідливих речовин у м’ясі хижої риби (щука, судак, окунь) може в тисячі разів перевищувати їх вміст у воді. Це дуже небезпечно для людей, птахів і тварин, що споживають цю рибу.

Так, вживання мешканцями японського селища Мінамата, що розташоване на узбережжі, риби та морепродуктів, виловлених у затоці, спричинило втрату зору та слуху, захворювання нервової системи («хвороба Мінамата») і навіть смерть. З’ясувалося, що підприємство в цьому селищі на протязі багатьох років скидало у води затоки відходи, що містили ртуть. Саме ртуть, опиняючись в рибі та крабах, які споживали в їжу місцеві мешканці, призводила до таких наслідків.

Серед забруднювачів води особливе місце посідають синтетичні миючі засоби. Ці речовини надзвичайно стійкі, зберігаються у воді роками.

 

Стічні води – це води, які відходять після використання в промисловості, сільському господарстві, в побуті,

або пройшли будь-яку забруднену територію чи об’єкт.

 

                              Рис.5 Схема утворення стічних вод                    

 

Види стічних вод:

а) Промислові стічні води.

Особливо сильно забруднюють природні водойми промислові стічні води хімічних, нафтопереробних, металургійних, шкіряних заводів, текстильних і целюлозно-паперових фабрик, м’ясокомбінатів.

Так, до катастрофічних наслідків призвело будівництво на березі озера Байкал чисельних целюлозно-паперових комбінатів.

Саме промислові стічні води є одним з головних постачальників важких металів у водойми.

Так, в Японії забруднення вод кадмієм, на рисових плантаціях викликало масове захворюваня «ітай-іта» («ох-ох»), пов’язане з ураженням кісток. Рис накопичував цю речовину внаслідок забруднення відходами гірничо-видобувного підприємства, розміщеного поблизу полів.

б ) Сільськогосподарські стічні води теж завдають велику шкоду природним водоймам.

Так, для підвищення врожайності застосовуються добрива та отрутохімікати. При цьому культурні рослини засвоюють усього 40% хімічних поживних речовин, що містяться в мінеральних добривах. Решта ж 60% вимивається з ґрунту й потрапляє у водойми, значно підвищуючи їх мінералізацію. Значна частка хімікатів, що містять сполуки нітрогену та фосфору, змивається з ґрунту дощовими водами й виноситься річками в моря та океани. Саме ці речовини викликають масове розмноження синьо-зелених водоростей – фітопланктону, це сприяє «цвітінню води», вода стає каламутною. При розкладі фітопланктону, строк вегетації якого складає близько двох тижнів, поглинається велика кількість кисню, що призводить до різкого зменшення вмісту кисню у воді, тому вода стає непридатною для життя, і як наслідок цього до масової загибелі риби.                                 «Цвітіння води» в морі

Так, під час «цвітіння»  Каховського та інших водосховищ стоїть сморід, а хвилі викидають на берег рибу, що задихнулася.

Катастрофічна ситуація щодо цього склалася в Чорному морі, де «цвітіня» фітопланктону перевищує в 10 разів допустиму норму, а кількість неорганічних забруднювачів у морській воді вистачить для підтримки «цвітіння» води на сотні років. В морі різко зменшується вміст кисню, і збільшується вміст отруйного сірководню. На шельфі моря утворюються великі заморні зони, які охоплюють майже усю північно-західну акваторію. Таким чином, Чорному морю загрожує біологічна смерть. Аналогічна ситуація спіткала й Азовське море, вилов риби в якому за останні десятиріччя знизився в 40 разів.

 

Масова загибель риби.

 

Тваринництво є постачальником значної кількості мертвої органіки – гною, підстилки, сечовини, які потрапляють у водойми. Наявність сполук нітрогену в поверхневих водах спричинена органічними речовинами тваринного або рослинного походження. Це збільшує окиснюваність води, що негативно впливає на біоту водойм. Вважається, що одна тваринницька ферма здатна згубити життя невеликої річки.

Взагалі, малі річки забруднені значно більше, ніж великі. Вони мають невисоку стійкість і низький потенціал самоочищення. Отже, швидшими темпами деградують малі річки.

 Так, в Україні, за даними Держводгоспу, протягом  XX ст.  з  63 тис. малих річок близько 5 тис. зникло. Це веде до деградації великих річок, тому проблема збереження малих річок  – одна з найгостріших для нашої держави.

в) Комунально-побутові стічні води призводять до біологічного забруднення водойм.

2. Біологічне забруднення водойм  відбувається в результаті  надходження зі стічними водами різних мікроорганізмів, бактерій, вірусів, багато з яких є хвороботворними для людей, тварин, рослин. Найбільшими біологічними забрудниками є комунально-побутові стічні води. Промисловими біологічними забрудниками є підприємства шкірообробної промисловості, м’ясокомбінати й цукрові заводи. Особливо небезпечне біологічне забруднення водойм у місцях масового відпочинку людей (курортні зони на узбережжях морів). Через поганий стан каналізаційних систем та очисних споруд останніми роками нерідко закриваються пляжі в Одесі, Маріуполі та інших містах на узбережжі Чорного та Азовського морів, оскільки в морській воді було виявлено збудників таких небезпечних захворювань, як холера, дизентерія, вірусний гепатит.

3. Фізичне забруднення води відбувається  в результаті накопичення в ній нерозчинених домішок – піску, глини, мулу в результаті змивання дощовими водами з розораних ділянок полів, надходження суспензій з підприємств гірничорудної промисловості, потрапляння пилу, що переноситься вітром  за сухої погоди. Тверді частинки знижують прозорість води, пригнічують розвиток водяних рослин, забивають зябра риб, роблять воду непридатною до споживання.

4. Радіаційне забруднення. Особливу небезпеку для всього живого становлять радіоактивні домішки, що потрапляють у водойми з викидами АЕС, особливо під час аварій. Надзвичайно небезпечним є радіаційне забруднення донних відкладів Дніпра, особливо Київського водосховища, після аварії на ЧАЕС.

5. Теплове забруднення спричинює спускання у водойми теплих вод з різних енергетичних установок. Надходження нагрітих вод у водойми істотно змінює їх термічний та біологічний режим. Найбільшими тепловими забрудниками є ТЕС і АЕС. Підвищення температури води у водоймах призводить до негативних наслідків: вода, нагріта до температури 26-30ºС діє на риб та інших мешканців водойм пригнічуюче, а якщо температура води піднімається до 36ºС, риба гине. У теплих водах порушуються умови нересту риби, гине зоопланктон, риби уражуються паразитами і хворобами.

Забруднення підземних вод.

Господарська діяльність людей спричинює забруднення й зменшення запасів підземних вод, які донедавна вважились найбільш чистими з усіх видів поверхневих вод. Хімізація сільського господарства та розвиток промисловості призводять до збільшення в підземних водах  вмісту солей важких металів, органічних речовин, нафтопродуктів, нітратів та пестицидів. Підземні води мають  підвищену мінералізацію.

   Найнебезпечнішим є забруднення підземних вод хвороботворними мікроорганізмами, що можуть надходити в ґрунтові води з полів фільтрації, скотних дворів, сміттєзвалищ. Так, в Україні нітратне забруднення підземних вод, що перевищує ГДК, відмічається майже на всій її території, за винятком її західних областей.

 

 

 

 

 

Негативні наслідки створення водосховищ.

 Якщо аналізувати екологічну безпеку гідросфери, то не можна не торкнутися негативних наслідків створення в Українi водосховищ.

 Так, в результаті створення водосховищ на Дніпрі було затоплено майже 700 тис. га родючих заплавних земель (близько 2,1% загальної площі України) – чверть території Бельгії.

 

 

                 Кременчуцька ГЕС

Із затоплюваних ділянок довелося відселяти жителів сотень сіл, прокладати нові 

дороги. Пішло під воду багато історичних і ландшафтних пам’яток. У місцевостях, розташованих поблизу водосховищ, підвищився рівень ґрунтових вод, що викликало заболочування берегів. На водосховищах тривають обвали берегів, які на окремих ділянках відступили вже на сотні метрів. Греблі перетворили Дніпро на низку застійних водойм, що мають слабкий водообмін та погане самоочищення, в них в значних кількостях накопичуються промислові забруднення. Майже половина річкового обсягу стоку Дніпра забруднена. Дуже потерпають від гребель мешканці річок. Риба не може проходити крізь греблі до місць своїх звичайних нерестовищ, які до того ж стають непридатними для нересту через заглиблення. Багато риби гине в лопатях турбін. Водосховища, забруднені змитими з полів добривами, улітку нерідко «цвітуть», що спричинює масову загибель риби.

 

Забруднення вод Світового океану.

Води Світового океану значно забруднені й їх стан викликає занепокоєння.

Джерела забруднення вод Світового океану.

Води океанів і морів забруднюються:

•   річковими стоками, з якими щороку надходить понад 320 млн. т заліза, 6,5 млн. т фосфору та інших речовин;
•   з атмосфери у воду океанів потрапляє  1 млн. т вуглеводнів, 200 тис. т свинцю, 62 млн. т фосфору й азоту;
•   стічними водами  населених пунктів та підприємств, розташованих на узбережжі;
•   нафтою й нафтопродуктами – це найбільші забруднювачі вод Світового океану. Щорічно в результаті втрат нафти під час її видобутку з морських родовищ, аварій танкерів до  Світового океану потрапляє 5-10 млн. т нафти. Близько 30% площі водної поверхні океанів постійно вкрито нафтовою плівкою, яка перешкоджає газообмінові між водою та атмосферою й знижує вміст у воді кисню, порушує тепло- і вологообмін між атмосферою і океаном. Це є основною причиною масової загибелі птахів та морських організмів. Згустки мазуту, осідаючи на дно, вбивають донні організми, які беруть участь у процесі самоочищення води.

Так, аварія французького танкера у грудні 1999 року в Біскайській затоці призвела до потрапляння на поверхню води десятків тисяч т нафти та загибелі близько 150 тис. птахів.  Аварія танкерів під час шторму у листопаді 2007 року в Керченській протоці призвела до загибелі десятків тисяч птахів та великої кількості дельфінів.                             Нафтова плівка

    В 1991 році під час війни між Кувейтом та Іраком нафта, що вилилася з підірваних танкерів та нафтопроводів, покрила 1550 км²  поверхні Перської затоки й 450 км берегової смуги, де загинуло багато морських черепах, птахів, крабів та інших тварин.

•   моря та океани забруднюються також побутовими й промисловими твердими відходами, більшість із яких містять сполуки важких металів та інші шкідливі речовини, які згубно діють на морську біоту;
•   особливо небезпечне є радіоактивне забруднення, що спричинюється випробуванням ядерної зброї, роботою ядерних реакторів на військових підводних човнах та криголамах, скиданням контейнерів з радіоактивними відходами.

Саме забруднення вод Світового океану призводить до загибелі щороку близько 2 млн. птахів та десятків тисяч ссавців.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Наслідки нафтового забруднення

 

Несприятливим станом вод Світового океану занепокоєне усе світове співтовариство. Тому ООН розробила кілька важливих угод, підписаних більшістю країн, які регулюють видобуток корисних копалин з морських родовищ, судноплавство та вилов риби. До цих угод належить «Хартія морів», підписана більшістю країн у 1982 році.

Очищення вод.

 Усі природні водойми здатні самоочищатися. Самоочищення води – це нейтралізація стічних вод, випадіння в осад твердих забруднювачів, хімічні, біологічні та інші природні процеси, що сприяють видаленню з водойм забруднювачів і поверненню воді її первісного стану. Таким чином, в результаті цього у водоймі встановлюється біологічна рівновага, наслідком якої є чиста вода. Але сьогодні у водойми надходить така величезна кількість стічних вод, настільки забруднених токсичними речовинами, що багато водойм почали деградувати. Забруднення водойм набуває загрозливого характеру і в багатьох районах перевищує їх здатність до самоочищення. Тому людство мусить вжити певних заходів для очищення забруднених вод.

Шляхи рішення проблем забруднення та дефіциту води.

1. Ефективне очищення стічних вод перед їх скиданням у водойми.

2. Скорочення обсягів скидання забруднювачів у водойми завдяки удосконалення технологічних процесів.

3. Перехід підприємств до роботи за схемою замкненого циклу водопостачання, коли вони після очищення власних стічних вод повторно використовують їх у технологічному циклі, й забруднені води взагалі не потрапляють у водойми.

4. Необхідність розподілу води для комунально-побутових потреб та промисловості. Для цього потрібно нормування якості води, тобто розробка критеріїв її придатності для різних видів водокористування. Так, чинними законами України передбачається, що для різних господарських потреб має використовуватися вода певної якості. Недопустимо використовувати питну воду для технічних потреб.

5. Зменшення втрати води в системах водопостачання.

Так, наприклад, в Україні втрати води в системах міського водопостачання складають близько 30%.

6. Економія води та її раціональне використання в усіх сферах виробничої діяльності, особливо у сільському господарстві (основний споживач води).

Так, заміна суцільного поверхневого поливу на зрошувальних землях краплинним поливом дає змогу збирати ті самі врожаї і при цьому зменшити витрати води в 5-7 разів. А скоротити кількість пестицидів, фосфатів, нітратів, що потрапляють у водойми, можна частковою заміною хімізації сільського господарства біологічними методами боротьби зі шкідниками й хворобами рослин.

7. Підвищення екологічної культури людей щодо ставлення до води.

Пам’ятайте!

- Струмінь завтовшки з сірник призводить до витікання 500 л води на добу.

- Приймаючи душ протягом 15 хв., Ви витрачаєте до 100 л води.

- Під час миття посуду протягом 10 хв., Ви даремно зливаєте в каналізацію до 80 л води.

- З відкритого крану за 15 хв., витікає до 110 л води.

8. Необхідність поповнення та збереження запасів прісної води завдяки:

-   більш широкому використанню підземних вод,

-   опрісненню солоної морської води,

- здійснення проектів щодо використання води, законсервованої в льодовиках.

9. Для розв’язання проблеми нерівномірного розподілу річкового стоку по поверхні Землі його регулювання за допомогою каналів.

Так, для ліквідації дефіциту води у багатьох районах півдня України сюди були прокладені канали.

10. Встановлення прибережних водозахисних смуг уздовж річок та водоохоронних зон, де забороняється розорювання, випас худоби, будівництво будь-яких підприємств.

Нині в Україні водоохоронні зони, якщо вони є взагалі, зведено до вузьких берегових лісопосадок, які не виконують належним чином функції фільтраторів стоків.

         Висновок:

  Таким чином, проблема екологічної безпеки  гідросфери нині стала однією з найактуальніших проблем сьогодення в масштабах всієї планети, без розв’язання якої неможливе подальше існування людства на Землі.

 

Список літератури:

 

1. Батлук В.А. Основи екології, -К: Знання, 2007.

2. Білявський Г.О., Фурдуй Р.С., Костіков І.Ю. Основи екології. – К.: Либідь, 2005.

3. Гродзинський М.Д. Стійкість геосистем до антропогенних навантажень. – К.: Лікей, 1995.

4. Дорогунцов С.І., Коценко К.Ф., Аблова О.К. Екологія. – К., 1999.

5. Запольський А.К., Салюк А.І. Основи екології. – К: Вища школа,  2005.

6. Злобін Ю.А. Основи екології: Підручник для вищ, навч. закл. - К.: Лібра, 1998.

7. Кучерявий В.П. Екологія. – Л.: Світ, 2000.

8. Хижняк М.І., Нагорна А.М. Здоров’я людини та екологія. – К., 1995.