Повідомлення про проблему чистої води. Проблеми чистої води
Серед хімічних сполук, з якими людині доводиться стикатися у своїй повсякденному житті, Вода, мабуть, - найзвичніше і водночас найдивніше. Її дивовижні властивості завжди привертали до себе увагу вчених, а в Останніми рокамистали також приводом для різноманітних навколонаукових спекуляцій. Вода – не пасивний розчинник, як прийнято вважати, це активне дійова особав молекулярної біології; при замерзанні вона розширюється, а не зменшується обсягом, як більшість рідин, досягаючи найбільшої щільності при 4 °C. Поки що ніхто з теоретиків, які працюють над загальною теорієюрідин, що не наблизився до опису її дивних властивостей.
Окремої згадки гідні слабкі водневі зв'язки, завдяки яким молекули води утворюють короткий часДосить складні структури. Багато галасу наробила опублікована в 2004 році в журналі Science стаття Ларса Петтерсона (Lars Pettersson) та його колег зі Стокгольмського університету (Stockholm University). У ній, зокрема, стверджувалося, кожна молекула води пов'язана водневими зв'язками точно з двома іншими. Через це виникають ланцюги та кільця, довжиною близько сотень молекул. Саме на цьому шляху дослідники сподіваються знайти раціональне пояснення дивно води.
Але для людей вода в першу чергу цікава не цим: без чистої питної води всі вони просто вимруть, а доступність її з роками стає все більш проблематичною. За даними Всесвітньої організації охорони здоров'я (ВООЗ), на даний час 1,2 млрд. осіб не мають її в необхідній кількості, мільйони людей помирають щорічно від хвороб, викликаних розчиненими у воді речовинами. У січні 2008 року на Всесвітньому економічному форумі ООН (World Economic Forum Annual Meeting 2008), що проходив у Швейцарії, стверджувалося, що до 2025 року населення більше половини країн світу відчуватиме недолік у чистій воді, а до 2050 року - 75%.
Проблема чистої води насувається з усіх боків: наприклад, вчені припускають, що в найближчі 30 років танення льодовиків (одні з основних запасів прісної води на Землі) призведе до сильних стрибків у рівні багатьох великих річок, таких як Брахмапутра, Ганг, Хуанхе, що поставить півтора мільярда жителів Південно-Східної Азії під загрозу нестачі питної води. При цьому вже зараз витрата води, наприклад, з річки Хуанхе настільки велика, що вона періодично не досягає моря.
Скорочення запасів прісних вод
Прісні водні ресурси існують завдяки вічному кругообігу води. В результаті випаровування утворюється гігантський об'єм води, що досягає 525 тис. км3 на рік. 86% цієї кількості припадає на солоні води Світового океану та внутрішніх морів - Каспійського, Аральського та ін; решта випаровується на суші, причому половина завдяки транспірації вологи рослинами. Щороку випаровується шар води завтовшки приблизно 1250 мм. Частина її знову випадає з опадами в океан, а частина переноситься вітрами на сушу і тут живить річки та озера, льодовики та підземні води. Природний дистилятор живиться енергією Сонця та відбирає приблизно 20% цієї енергії.
Усього 2% гідросфери посідає прісні води, але вони постійно відновлюються. Швидкість поновлення та визначає доступні людству ресурси. Більшість прісних вод (85%) зосереджена у льодах полярних зон і льодовиків. Швидкість водообміну тут менша, ніж в океані, і становить 8000 років. Поверхневі води суші оновлюються приблизно 500 разів швидше, ніж у океані. Ще швидше, приблизно за 10-12 діб оновлюються води річок. Найбільше практичне значення для людства мають прісні води річок.
Річки завжди були джерелом прісної води. Але в сучасну епоху вони почали транспортувати відходи. Відходи на водозбірній території по руслах річок стікають у моря та океани. Більшість використаної річкової води повертається до річок і водойми у вигляді стічних вод. Досі зростання очисних споруд відставало зростання споживання води. І на перший погляд у цьому полягає корінь зла. Насправді все набагато серйозніше. Навіть при найдосконалішій очистці, включаючи біологічну, всі розчинені неорганічні речовиниі до 10% органічних забруднюючих речовин залишаються в очищених стічних водах. Така вода знову може стати придатною для споживання лише після багаторазового розведення чистою природною водою. І тут для людини важливим є співвідношення абсолютної кількості стічних вод, хоча б і очищених, і водного стоку річок.
Світовий водогосподарський баланс показав, що у всі види водокористування витрачається 2200 км води на рік. На розведення стоків витрачається майже 20% ресурсів прісних вод світу. Розрахунки на 2000 р. у припущенні, що норми водоспоживання зменшаться, а очищення охопить усі стічні води, показали, що однаково щорічно потрібно 30-35 тис. км 3 прісної води розведення стічних вод. Це означає, що ресурси повного світового річкового стоку будуть близькими до вичерпання, а в багатьох районах світу вони вже вичерпані. Адже 1 км 3 очищеної стічної води "псує" 10 км 3 річкової води, а не очищеної - у 3-5 разів більше. Кількість прісної води не зменшується, але її якість різко падає, вона стає непридатною для споживання.
Людству доведеться змінити стратегію водокористування. Необхідність змушує ізолювати антропогенний водний цикл від природного. Практично це означає перехід на замкнуте водопостачання, маловодну або маловідходну, а потім на "суху" або безвідходну технологію, що супроводжується різким зменшенням обсягів споживання води і очищених стічних вод.
Запаси прісної води потенційно великі. Однак у будь-якому районі світу вони можуть виснажитися через нераціональне водокористування чи забруднення. Число таких місць зростає, охоплюючи цілі географічні райони. Потреба у воді не задовольняється у 20% міського та 75% сільського населення світу. Об'єм споживаної води залежать від регіону та рівня життя та становить від 3 до 700 л на добу на одну особу.
Споживання води промисловістю також залежить від розвитку даного району. Наприклад, у Канаді промисловість споживає 84% всього водозабору, а Індії – 1%. Найбільш водоємні галузі промисловості - сталеливарна, хімічна, нафтохімічна, целюлозно-паперова та харчова. На них йде майже 70% усієї води, що витрачається у промисловості. У середньому у світі промисловість йде приблизно 20% всієї споживаної води. Головний споживач прісної води – сільське господарство: з його потреби йде 70-80% всієї прісної води. Зрошуване землеробство займає лише 15-17% площі сільськогосподарських угідь, а дає половину всієї продукції. Майже 70% посівів бавовнику у світі існує завдяки зрошенню.
Сумарний стік рік СНД (СРСР) протягом року становить 4720 км. Але розподілено водні ресурси вкрай нерівномірно. У найбільш обжитих регіонах, де мешкає до 80% промислової продукції та знаходиться 90% придатних для сільського господарства земель, частка водних ресурсів становить лише 20%. Багато районів країни недостатньо забезпечені водою. Це південь та південний схід європейської частини СНД, Прикаспійська низовина, південь Західного Сибірута Казахстану, та деякі інші райони Середньої Азії, південь Забайкалля, Центральна Якутія. Найбільш забезпечені водою північні райони СНД, Прибалтика, гірські райони Кавказу, Середньої Азії, Саян та Далекого Сходу.
Стік рік змінюється залежно від коливань клімату. Втручання людини у природні процеси торкнулося вже й річкового стоку. У сільському господарстві більша частинаводи не повертається в річки, а витрачається на випаровування та утворення рослинної маси, оскільки при фотосинтезі водень із молекул води переходить до органічних сполук. Для регулювання стоку рік, не рівномірного протягом року, збудовано 1500 водоймищ (вони регулюють до 9% всього стоку). На стік річок Далекого Сходу, Сибіру та Півночі європейської частини країни господарська діяльність людини поки що майже не вплинула. Однак у найбільш обжитих районах він скоротився на 8%, а такі річки, як Терек, Дон, Дністер і Урал на 11-20%. Помітно зменшився водний стік у Волзі, Сирдар'ї та Амудар'ї. У результаті скоротився приплив води до Азовського моря – на 23%, до Аральського – на 33%. Рівень Аралу впав на 12,5 м.
Обмежені і навіть мізерні у багатьох країнах запаси прісних вод значно скорочуються через забруднення. Зазвичай забруднюючі речовини поділяють кілька класів залежно від своїх природи, хімічної будовита походження.
Забруднення води побутовими, сільськогосподарськими та промисловими стоками.
Органічні матеріали надходять із побутових, сільськогосподарських чи промислових стоків. Їхнє розкладання відбувається під дією мікроорганізмів і супроводжується споживанням розчиненого у воді кисню. Якщо кисню у воді достатньо і кількість відходів невелика, то аеробні бактерії досить швидко перетворюють їх на порівняно нешкідливі залишки. В іншому випадку діяльність аеробних бактерій пригнічується, вміст кисню різко падає, розвиваються процеси гниття. При вмісті кисню у воді нижче 5 мг на 1 літр, а районах нересту – нижче 7 мг багато видів риб гинуть.
Боліснотворні мікроорганізми та віруси містяться в погано оброблених або зовсім не оброблених каналізаційних стоках населених пунктів та тваринницьких ферм. Потрапляючи в питну воду, патогенні мікроби та віруси викликають різні епідемії, такі як спалахи сальмонелліозу, гастроентериту, гепатиту та ін. У розвинених країнах в даний час поширення епідемій через громадське водопостачання відбувається рідко. Можуть бути заражені харчові продукти, наприклад, овочі, що вирощуються на полях, які удобрюються шламами після очищення побутових стічних вод (від нього Schlamme – буквально бруд). Водні безхребетні, наприклад устриці або інші молюски, із заражених водойм служили часто причиною спалахів черевного тифу.
Поживні елементи, головним чином сполуки азоту та фосфору, надходять у водойми з побутовими та сільськогосподарськими стічними водами. Збільшення вмісту нітритів і нітратів у поверхневих та підземних водах веде до забруднення питної води та до розвитку деяких захворювань, а зростання цих речовин у водоймах викликає їх посилену евтрофікацію (збільшення запасів біогенних та органічних речовин, через що бурхливо розвиваються планктон та водорості, поглинаючи) весь кисень у воді).
До неорганічних та органічних речовин також відносяться сполуки важких металів, нафтопродукти, пестициди (отрутихімікати), синтетичні детергенти (миючі засоби), феноли. Вони надходять у водойми з відходами промисловості, побутовими та сільськогосподарськими стічними водами. Багато хто з них у водному середовищі або взагалі не розкладаються, або розкладаються дуже повільно і здатні накопичуватися в харчових ланцюжках.
Збільшення донних опадів відноситься до одного з гідрологічних наслідків урбанізації. Їхня кількість у річках і водоймах постійно зростає через ерозію ґрунтів внаслідок неправильного ведення сільського господарства, зведення лісів, а також зарегульованості річкового стоку. Це призводить до порушення екологічної рівноваги у водних системах, згубно діє донні організми.
Теплове забруднення води
Джерелом теплового забруднення служать підігріті скидні води теплоелектростанцій та промисловості. Підвищення температури природних вод змінює природні умови для водних організмів, знижує кількість розчиненого кисню, змінює швидкість обміну речовин Багато мешканців річок, озер чи водоймищ гинуть, розвиток інших придушується.
Ще кілька десятиліть тому забруднені води являли собою ніби острови в відносно чистому природному середовищі. Наразі картина змінилася, утворилися суцільні масиви забруднених територій.
Нафтове забруднення Світового океану
Нафтове забруднення Світового океану, безсумнівно, є найпоширенішим явищем. Від 2 до 4% водної поверхні Тихого та Атлантичного океанівпостійно вкрите нафтовою плівкою. До морських вод щорічно надходить до 6 млн. т нафтових вуглеводнів. Майже половина цієї кількості пов'язана з транспортуванням та розробкою родовищ на шельфі. Континентальне нафтове забруднення надходить у океан через річковий стік.
Річки світу щорічно виносять у морські та океанічні води понад 1,8 млн. т нафтопродуктів.
У морі нафтове забруднення має різні форми. Воно може тонкою плівкою покривати поверхню води, а при розливах товщина нафтового покриття спочатку може становити кілька сантиметрів. З часом утворюється емульсія нафти у воді чи води у нафти. Пізніше виникають грудочки важкої фракції нафти, нафтові агрегати, здатні довго плавати лежить на поверхні моря. До плаваючих грудочок мазуту прикріплюються різні дрібні тварини, якими охоче харчуються риби та вусаті кити. Разом із ними вони заковтують і нафту. Одні риби від цього гинуть, інші наскрізь просочуються нафтою і стають непридатними для споживання через неприємний запах і смак.
Усі компоненти нафти є токсичними для морських організмів. Нафта впливає структуру спільноти морських тварин. При нафтовому забрудненні змінюється співвідношення видів тварин і зменшується їх різноманітність. Так, рясно розвиваються мікроорганізми, які харчуються нафтовими вуглеводнями, а біомаса цих мікроорганізмів отруйна багатьом морських жителів. Доведено, що дуже небезпечний тривалий хронічний вплив навіть невеликих концентрацій нафти. У цьому поступово падає первинна біологічна продуктивність моря. У нафти є ще одна неприємна побічна властивість. Її вуглеводні здатні розчиняти в собі ряд інших забруднюючих речовин, таких як пестициди, важкі метали, які разом з нафтою концентруються в приповерхневому шарі і ще більше отруюють його. Ароматична фракція нафти містить речовини мутагенної та канцерогенної природи, наприклад бензапірен. Наразі отримано численні докази наявності мутагенних ефектів забрудненого морського середовища. Бензапірен активно циркулює морськими харчовими ланцюжками і потрапляє в їжу людей.
Найбільші кількості нафти зосереджені в тонкому приповерхневому шарі морської води, що особливо грає важливу рольдля різних сторін життя океану. У ньому зосереджено безліч організмів, цей шар відіграє роль. дитячого садкадля багатьох популяцій. Поверхневі нафтові плівки порушують газообмін між атмосферою і океаном. Зазнають зміни процеси розчинення та виділення кисню, вуглекислого газу, теплообміну, змінюється відбивна здатність (альбедо) морської води.
Найбільше страждаю від нафти птиці, особливо коли забруднюються прибережні води. Нафта склеює оперення, воно втрачає теплоізолюючі властивості, і, крім того, птах, забруднений у нафті, не може плавати. Птахи замерзають і тонуть. Навіть чищення пір'я розчинниками не дозволяє врятувати всіх постраждалих. Інші жителі моря страждають менше. Численні дослідження показали, що нафта, що потрапила в море, не створює ні постійної, ні довготривалої небезпеки для організмів, що живуть у воді, і не накопичує в них, так що її потрапляння в людину по харчовому ланцюгу виключено.
За останніми даними, значна шкода флорі та фауні може бути завдана лише в окремих випадках. Наприклад, набагато небезпечніші за сиру нафту виготовлені з неї нафтопродукти – бензин, дизельне паливо тощо. Небезпечні високі концентрації нафти на літоралі (приливно-відливної зони), особливо у піщаному березі, у разі концентрації нафти довго залишається високої, і вона завдає багато шкоди. Але на щастя такі випадки рідкісні.
Зазвичай при катастрофах танкерів нафта швидко розходиться у воді, розбавляється, починається її розкладання. Показано, що вуглеводні нафти можуть без шкоди для морських організмів проходити через їх травний тракт і навіть через тканини: такі досліди проводилися з крабами, двостулковими молюсками, різними видамидрібної риби, і жодних шкідливих наслідків для піддослідних тварин не було виявлено.
Інші забруднення водних ресурсів
Хлоровані вуглеводні, що широко застосовуються як засоби боротьби зі шкідниками сільського та лісового господарства, з переносниками інфекційних хвороб, вже багато десятиліть разом зі стоком річок і через атмосферу надходять у Світовий океан. ДДТ та його похідні, поліхлорбіфеніли та інші стійкі сполуки цього класу зараз виявляються всюди у Світовому океані, включаючи Арктику та Антарктику. Вони легко розчиняються в жирах і тому накопичуються в органах риб, ссавців, морських птахів. Будучи ксенобіотиками, т. е. речовинами повністю штучного походження, вони мають серед мікроорганізмів своїх " споживачів " і тому майже розкладаються в природних умов, а лише накопичуються у Світовому океані. Разом з тим, вони остротоксичні, впливають на кровотворну систему, пригнічують ферментативну активність, сильно впливають на спадковість.
Разом з річковим стоком в океан надходять і важкі метали, багато з яких мають токсичні властивості. Загальна величина річкового стоку становить 46 тис. км. води на рік. Разом з ним до Світового океану надходить до 2 млн. т. свинцю, до 20 тис. т. кадмію та до 10 тис. т. ртуті. Найбільш високі рівнізабруднення мають прибережні води та внутрішні моря. Чималу роль забруднення Світового океану грає і атмосфера. Так, наприклад, до 30% усієї ртуті та 50% свинцю, що надходять в океан щорічно, переноситься через атмосферу. За своєю токсичною дією в морському середовищі особливу небезпеку становить ртуть. Під впливом мікробіологічних процесів токсична неорганічна ртуть перетворюється на набагато більш токсичні органічні форми ртуті. Накопичені завдяки біоакумуляції в рибі або молюсках сполуки метильованої ртуті становлять пряму загрозу життю та здоров'ю людей. Згадаймо хоча б сумно відому хворобу "мінамато", що отримала назву від японської затоки, де так різко виявилося отруєння місцевих жителівртуттю. Вона забрала чимало життів і підірвала здоров'я багатьом людям, які вживали морські продукти з цієї затоки, на дні якої накопичилося чимало ртуті від відходів прилеглого комбінату.
Ртуть, кадмій, свинець, мідь, цинк, хром, миш'як та інші важкі метали не тільки накопичуються в морських організмах, отруюючи тим самим морські продукти харчування, а й згубно впливають на мешканців моря. Коефіцієнти накопичення токсичних металів, тобто концентрація їх на одиницю ваги в морських організмах по відношенню до морської води, змінюються в широких межах – від сотень до сотень тисяч, залежно від природи металів та видів організмів. Ці коефіцієнти показують, як накопичуються шкідливі речовини у рибі, молюсках, ракоподібних, планктонних та інших організмах. Масштаби забруднення продуктів морів і океанів такі великі, що у багатьох країнах встановлено санітарні норми утримання у яких тих чи інших шкідливих речовин. Цікаво відзначити, що при концентрації ртуті у воді, тільки в 10 разів більшої за її природний вміст, забруднення устриць вже перевищує норму, встановлену в деяких країнах. Це показує, наскільки близька та межа забруднення морів, яку не можна переступити без шкідливих наслідків для життя та здоров'я людей.
Води на планеті, як і раніше, багато, але частка придатної для пиття стрімко скорочується.
Років за п'ять чиста вода буде дорожчою, ніж нафта та газ. Вже сьогодні 1 мільярд 400 мільйонів людей у світі не мають доступу до чистої якісній воді. У процесі антропогенних впливів джерела води у багатьох державах забруднені важкими металами, пестицидами, гербіцидами, діоксидами, патогенною мікрофлорою та втратили здатність до самоочищення.
Саме тому чисту питну воду можна знайти не так часто. Причому з роками проблема лише загострюватиметься. Як написано в доповіді ООН, більш ніж удвічі збільшиться кількість територій із дефіцитом питної води.
Адже якісна і безпечна питна вода є не лише найважливішим фактором якості життя населення, а й провідним фактором, що впливає на здоров'я людей.
Росія знаходиться в першій десятці світу за запасами прісної води. Саме Росія має в своєму розпорядженні 22% світового запасу цілющої вологи. При цьому однією з найнагальніших проблем у країні є неякісна питна вода, що спричинено, зокрема, крайньою зношеністю водорозвідних мереж у населених пунктах. Крім того, 90% скидання стічних вод у Росії не очищається до потрібного рівня, причому приблизно 60 % цієї кількості «забезпечують» підприємства житлово-комунального господарства (ЖКГ).
Питання чистої води безпосередньо пов'язане і з демографічною проблемою, яка полягає не лише у збільшенні народжуваності, а й у зниженні смертності, збільшенні тривалості життя росіян.
Внаслідок вживання неякісної питної води виникають такі небезпечні захворювання, як дизентерія, черевний тиф, гепатит, менінгіт. Через воду можна захворіти на інфекційну жовтяницею, туляремією, водяною лихоманкою, бруцельозом, поліомієлітом.За даними Всесвітньої організації охорони здоров'я (ВООЗ), 80% всіх хвороб спричинено саме вживанням неякісної питної води.
У Росії її є регіони, де до половини всіх хвороб пов'язані з вживанням неякісної води. Ціна ризику та втрати здоров'я населення від споживання неякісної питної води в цілому по Росії оцінюється приблизно у 33,7 млрд. рублів на рік.
З цим пов'язане і відставання країни за середньою тривалістю життя населення інших промислово розвинених держав. За оцінкою фахівців, лише покращення якості питної води дозволить збільшити середню тривалість життя на 5-7 років.
Партійний проект «Єдиної Росії» - «Чиста вода» поставив за мету принципові зміни у сфері послуг з водопостачання. І я повністю погоджуюся зі словами керівника нашої фракції Б. В. Гризлова, що «реалізація цього проекту має величезне значеннядля збереження здоров'я, покращення умов діяльності та підвищення якості життя росіян». Сьогодні створено всі умови для того, щоб цей партійний проект трансформувався у державну програму, яка може розпочати свою дію вже з 2010 року.
Проект держпрограми «Чиста вода» вже неодноразово виносився на обговорення у рамках спільних засідань із представниками міністерств та відомств. Планується, що програму (вже доопрацьовану з урахуванням зауважень Уряду) буде внесено 1 жовтня цього року.
До цього часу мають бути прийняті і три технічні регламенти (за якістю питної води з водопроводу, стічних вод та бутильованої води), які сьогодні готують депутати Державної Думи.
Одним із головних завдань проекту «Чиста вода» є впорядкування та вдосконалення нормативно-правової бази у сфері питного водопостачання. У зв'язку з цим спеціальний технічний регламент «Про питну воду та питне водопостачання» та загальний технічний регламент «Про водовідведення» увійшли до переліку пріоритетних законопроектів фракції «Єдина Росія».
Нині норми чинного законодавства з питної води дуже суперечливі, неконкретні і розкидані за різними документами. Цілий комплекс статей зовсім застарів і не відповідає існуючим реаліям. Але навіть ідеальні законодавчі норми не зможуть змінити ситуацію у сфері водопостачання без технічного переозброєння. До тих пір, поки вода надходить до будинків після «подорожі» по іржавих трубах, ні про яку її високій якостіі чистоті говорити не доведеться.
На сьогоднішній день близько 15% питної води скоєно непридатно до вживання, і лише 12% водопровідної води відповідає загальноприйнятим критеріям. Ці цифри наочно демонструють важливість ухвалення законодавства у сфері забезпечення питною водою та організації питного водопостачання.
Очевидно, що вода повинна відповідати всім санітарно-епідеміологічним характеристикам не тільки в точці огорожі, а й при виході з крана. А якщо ні, то всі спроби її очищення марні. У той самий час далеко ще не кожен російський регіон з економічних причин може дозволити собі сучасні інженерні комунікації.
У ситуації, коли в країні є донори та дотаційні суб'єкти Федерації, не можна всю відповідальність перекладати лише на місцеву владу. Без федерального фінансуванняекономічну нерівність, зокрема у сфері оновлення комунікацій для питної води, не подолати. Тому життєво необхідне створення федеральної цільової програми "Чиста вода" на період до 2020 року.
Реалізація такої федеральної програмияк позитивно позначиться здоров'я росіян, а й може мати цілком відчутну економічну вигоду, оскільки дозволить надалі розглянути питання експорту Росією чистої води. Окремим проектом могли б стати постачання води на африканський континент, де, по суті, немає чистих джерел цілющої вологи, оскільки всі наявні ресурси відрізняються підвищеною концентрацією миш'яку. Постачання в Африку води з використанням танкерного флоту - це конкретний економічний проект, який озвучив Голова Державної Думи ФС РФ Б. В. Гризлов. Так що водна галузь Росії цілком може стати успішним економічним проектом, частиною доходних статей федерального бюджету
Забруднення води побутовими, сільськогосподарськими та промисловими стоками. Екологічні наслідкинафтових викидів у Світовий океан. Технології опріснення солоних вод. Застосування мембранних біореакторів для повторного використання стічних вод.
ВСТУП
1. Суть проблеми чистої води
1.1 Скорочення запасів прісних вод
1.2 Забруднення води побутовими, сільськогосподарськими та промисловими стоками
1.3 Теплове забруднення води
1.4 Нафтове забруднення Світового океану
1.5 Інші забруднення водних ресурсів
2. Можливі шляхи вирішення
2.1 Очищення води
2.2 Повторне використання води
2.3 Опріснення солоних вод
Висновок
Список використаних джерел
додаток
ВСТУП
Можна, мабуть, сказати, що
призначення людини як би
полягає в тому, щоб
знищити свій рід,
попередньо зробивши земну кулю
непридатним для проживання.
Ж.-Б. Ламарк
Колись люди задовольнялися водою, яку вони знаходили у річках, озерах, струмках та колодязях. Але з розвитком промисловості та зростанням населення з'явилася необхідність набагато ретельніше керувати водопостачанням, щоб уникнути шкоди для здоров'я людини та шкоди навколишнього середовища.
Насамперед невичерпний ресурс- прісна чиста вода - ставати вичерпним. Сьогодні води, придатної для пиття, промислового виробництвата зрошення, не вистачає у багатьох районах світу. Вже зараз через діоксинове забруднення водойм у Росії щороку гине 20 тис. осіб.
Вибрана мною тема сьогодні актуальна як ніколи, адже якщо не ми, то наші діти точно відчують повною мірою вплив антропогенного забруднення навколишнього середовища. При цьому, якщо під час розпізнати проблему і наслідувати шляхи її вирішення, то екологічної катастрофи можна уникнути.
Мета цієї роботи - познайомитися з проблемою чистої води як із глобальною екологічною проблемою. Істотна увага при цьому приділятиметься причинам, екологічним наслідкам і можливим шляхам вирішення цієї проблеми.
1. Суть проблеми чистої води
Серед хімічних сполук, з якими людині доводиться стикатися у своєму повсякденному житті, вода, мабуть, найзвичніша і водночас найдивніша. Її дивовижні властивості завжди привертали до себе увагу вчених, а останніми роками стали до того ж приводом для різноманітних спекуляцій. Вода - не пасивний розчинник, як прийнято вважати, це активна дійова особа в молекулярній біології; при замерзанні вона розширюється, а не зменшується обсягом, як більшість рідин, досягаючи найбільшої щільності при 4 °C. Поки що ніхто з теоретиків, які працюють над загальною теорією рідин, не наблизився до опису її дивних властивостей.
Окремої згадки гідні слабкі водневі зв'язки, завдяки яким молекули води утворюють короткий час досить складні структури. Багато галасу наробила опублікована в 2004 році в журналі Science стаття Ларса Петтерсона (Lars Pettersson) та його колег зі Стокгольмського університету (Stockholm University). У ній, зокрема, стверджувалося, кожна молекула води пов'язана водневими зв'язками точно з двома іншими. Через це виникають ланцюги та кільця, довжиною близько сотень молекул. Саме на цьому шляху дослідники сподіваються знайти раціональне пояснення дивно води.
Але для людей вода в першу чергу цікава не цим: без чистої питної води всі вони просто вимруть, а доступність її з роками стає все більш проблематичною. За даними Всесвітньої організації охорони здоров'я (ВООЗ), сьогодні 1,2 млрд. осіб не мають її в необхідній кількості, мільйони людей помирають щорічно від хвороб, викликаних розчиненими у воді речовинами. У січні 2008 року на Всесвітньому економічному форумі ООН (World Economic Forum Annual Meeting 2008), що проходив у Швейцарії, стверджувалося, що до 2025 року населення більше половини країн світу відчуватиме недолік у чистій воді, а до 2050 року - 75%.
Проблема чистої води насувається з усіх боків: наприклад, вчені припускають, що в найближчі 30 років танення льодовиків (одні з основних запасів прісної води на Землі) призведе до сильних стрибків у рівні багатьох великих річок, таких як Брахмапутра, Ганг, Хуанхе, що поставить півтора мільярда жителів Південно-Східної Азії під загрозу нестачі питної води. При цьому вже зараз витрата води, наприклад, з річки Хуанхе настільки велика, що вона періодично не досягає моря.
1.1 Скорочення запасів пріснихвод
Прісні водні ресурси існують завдяки вічному кругообігу води. В результаті випаровування утворюється гігантський об'єм води, що досягає 525 тис. км3 на рік. 86% цієї кількості припадає на солоні води Світового океану та внутрішніх морів - Каспійського, Аральського та ін; решта випаровується на суші, причому половина завдяки транспірації вологи рослинами. Щороку випаровується шар води завтовшки приблизно 1250 мм. Частина її знову випадає з опадами в океан, а частина переноситься вітрами на сушу і тут живить річки та озера, льодовики та підземні води. Природний дистилятор живиться енергією Сонця та відбирає приблизно 20% цієї енергії.
Усього 2% гідросфери посідає прісні води, але вони постійно відновлюються. Швидкість поновлення та визначає доступні людству ресурси. Більшість прісних вод (85%) зосереджена у льодах полярних зон і льодовиків. Швидкість водообміну тут менша, ніж в океані, і становить 8000 років. Поверхневі води суші оновлюються приблизно 500 разів швидше, ніж у океані. Ще швидше, приблизно за 10-12 діб оновлюються води річок. Найбільше практичне значення для людства мають прісні води річок.
Річки завжди були джерелом прісної води. Але в сучасну епоху вони почали транспортувати відходи. Відходи на водозбірній території по руслах річок стікають у моря та океани. Більшість використаної річкової води повертається до річок і водойми у вигляді стічних вод. Досі зростання очисних споруд відставало зростання споживання води. І на перший погляд у цьому полягає корінь зла. Насправді все набагато серйозніше. Навіть при досконалій очистці, включаючи біологічну, всі розчинені неорганічні речовини і до 10% органічних забруднюючих речовин залишаються в очищених стічних водах. Така вода знову може стати придатною для споживання лише після багаторазового розведення чистою природною водою. І тут для людини важливим є співвідношення абсолютної кількості стічних вод, хоча б і очищених, і водного стоку річок.
Світовий водогосподарський баланс показав, що у всі види водокористування витрачається 2200 км води на рік. На розведення стоків витрачається майже 20% ресурсів прісних вод світу. Розрахунки на 2000 р. у припущенні, що норми водоспоживання зменшаться, а очищення охопить усі стічні води, показали, що однаково щорічно потрібно 30-35 тис. км 3 прісної води розведення стічних вод. Це означає, що ресурси повного світового річкового стоку будуть близькими до вичерпання, а в багатьох районах світу вони вже вичерпані. Адже 1 км3 очищеної стічної води "псує" 10 км3 річкової води, а не очищеної - у 3-5 разів більше. Кількість прісної води не зменшується, але її якість різко падає, вона стає непридатною для споживання.
Людству доведеться змінити стратегію водокористування. Необхідність змушує ізолювати антропогенний водний цикл від природного. Практично це означає перехід на замкнуте водопостачання, маловодну або маловідходну, а потім на "суху" або безвідходну технологію, що супроводжується різким зменшенням обсягів споживання води і очищених стічних вод.
Запаси прісної води потенційно великі. При цьому в будь-якому районі світу вони можуть виснажитися через нераціональне водокористування або забруднення. Число таких місць зростає, охоплюючи цілі географічні райони. Потреба у воді не задовольняється у 20% міського та 75% сільського населення світу. Об'єм споживаної води залежать від регіону та рівня життя та становить від 3 до 700 л на добу на одну особу.
Споживання води промисловістю також залежить від розвитку даного району. Наприклад, у Канаді промисловість споживає 84% всього водозабору, а Індії – 1%. Найбільш водоємні галузі промисловості - сталеливарна, хімічна, нафтохімічна, целюлозно-паперова та харчова. На них йде майже 70% усієї води, що витрачається у промисловості (див. додаток). У середньому у світі промисловість йде приблизно 20% всієї споживаної води. Головний споживач прісної води - сільське господарство: з його потреби йде 70-80% всієї прісної води. Зрошуване землеробство займає лише 15-17% площі сільськогосподарських угідь, а дає половину всієї продукції. Майже 70% посівів бавовнику у світі існує завдяки зрошенню.
Сумарний стік рік СНД (СРСР) протягом року становить 4720 км. Але розподілено водні ресурси вкрай нерівномірно. У найбільш обжитих регіонах, де мешкає до 80% промислової продукції та знаходиться 90% придатних для сільського господарства земель, частка водних ресурсів становить лише 20%. Багато районів країни недостатньо забезпечені водою. Це південь та південний схід європейської частини СНД, Прикаспійська низовина, південь Західного Сибіру та Казахстану, та деякі інші райони Середньої Азії, південь Забайкалля, Центральна Якутія. Найбільш забезпечені водою північні райони СНД, Прибалтика, гірські райони Кавказу, Середньої Азії, Саян та Далекого Сходу.
Стік рік змінюється залежно від коливань клімату. Втручання людини у природні процеси торкнулося вже й річкового стоку. У сільському господарстві більшість води не повертається в річки, а витрачається на випаровування та утворення рослинної маси, оскільки при фотосинтезі водень з молекул води переходить в органічні сполуки. Для регулювання стоку рік, не рівномірного протягом року, збудовано 1500 водоймищ (вони регулюють до 9% всього стоку). На стік річок Далекого Сходу, Сибіру та Півночі європейської частини країни господарська діяльність людини поки що майже не вплинула. При цьому в найбільш обжитих районах він скоротився на 8%, а у таких річок як Терек, Дон, Дністер та Урал на 11-20%. Помітно зменшився водний стік у Волзі, Сирдар'ї та Амудар'ї. У результаті скоротився приплив води до Азовського моря – на 23%, до Аральського – на 33%. Рівень Аралу впав на 12,5 м.
Обмежені і навіть мізерні у багатьох країнах запаси прісних вод значно скорочуються через забруднення. Зазвичай забруднюючі речовини поділяють кілька класів залежно від своїх природи, хімічної будови і походження.
1.2 Забруднення води побутними, сільськогосподарськими тапромислових стоків.
Органічні матеріали надходять із побутових, сільськогосподарських чи промислових стоків. Їхнє розкладання відбувається під дією мікроорганізмів і супроводжується споживанням розчиненого у воді кисню. Якщо кисню у воді достатньо і кількість відходів невелика, то аеробні бактерії досить швидко перетворюють їх на порівняно нешкідливі залишки. В іншому випадку діяльність аеробних бактерій пригнічується, вміст кисню різко падає, розвиваються процеси гниття. При вмісті кисню у воді нижче 5 мг на 1 літр, а районах нересту - нижче 7 мг багато видів риб гинуть.
Боліснотворні мікроорганізми та віруси містяться в погано оброблених або зовсім не оброблених каналізаційних стоках населених пунктів та тваринницьких ферм. Потрапляючи в питну воду, патогенні мікроби та віруси викликають різні епідемії, такі як спалахи сальмонелліозу, гастроентериту, гепатиту та ін. У розвинених країнах сьогодні поширення епідемій через суспільне водопостачання відбувається рідко. Можуть бути заражені харчові продукти, наприклад овочі, що вирощуються на полях, які удобрюються шламами після очищення побутових стічних вод (від ньому. Schlamme – буквально бруд). Водні безхребетні, наприклад устриці або інші молюски, із заражених водойм служили часто причиною спалахів черевного тифу.
Поживні елементи, головним чином сполуки азоту та фосфору, надходять у водойми з побутовими та сільськогосподарськими стічними водами. Збільшення вмісту нітритів і нітратів у поверхневих та підземних водах веде до забруднення питної води та до розвитку деяких захворювань, а зростання цих речовин у водоймах викликає їх посилену евтрофікацію (збільшення запасів біогенних та органічних речовин, через що бурхливо розвиваються планктон і водорості, поглинаючи весь кисень у воді).
До неорганічних та органічних речовин також відносяться сполуки важких металів, нафтопродукти, пестициди (отрутихімікати), синтетичні детергенти (миючі засоби), феноли. Вони надходять у водойми з відходами промисловості, побутовими та сільськогосподарськими стічними водами. Багато хто з них у водному середовищі або взагалі не розкладаються, або розкладаються дуже повільно і здатні накопичуватися в харчових ланцюжках.
Збільшення донних опадів відноситься до одного з гідрологічних наслідків урбанізації. Їхня кількість у річках і водоймах постійно зростає через ерозію ґрунтів внаслідок неправильного ведення сільського господарства, зведення лісів, а також зарегульованості річкового стоку. Це призводить до порушення екологічної рівноваги у водних системах, згубно діє донні організми.
1.3 Теплове забруднення води
Джерелом теплового забруднення служать підігріті скидні води теплоелектростанцій та промисловості. Підвищення температури природних вод змінює природні умови для водних організмів, знижує кількість розчиненого кисню, змінює швидкість обміну речовин. Багато мешканців річок, озер чи водоймищ гинуть, розвиток інших придушується.
Ще кілька десятиліть тому забруднені води являли собою ніби острови в відносно чистому природному середовищі. Наразі картина змінилася, утворилися суцільні масиви забруднених територій.
1.4 Нафтове забрудненняСвітовогоокеану
Нафтове забруднення Світового океану, безсумнівно, є найпоширенішим явищем. Від 2 до 4% водної поверхні Тихого та Атлантичного океанів постійно вкрито нафтовою плівкою. До морських вод щорічно надходить до 6 млн. т нафтових вуглеводнів. Майже половина цієї кількості пов'язана з транспортуванням та розробкою родовищ на шельфі. Континентальне нафтове забруднення надходить у океан через річковий стік.
Річки світу щорічно виносять у морські та океанічні води понад 1,8 млн. т нафтопродуктів.
У морі нафтове забруднення має різні форми. Воно може тонкою плівкою покривати поверхню води, а при розливах товщина нафтового покриття спочатку може становити кілька сантиметрів. З часом утворюється емульсія нафти у воді чи води у нафти. Пізніше виникають грудочки важкої фракції нафти, нафтові агрегати, здатні довго плавати лежить на поверхні моря. До плаваючих грудочок мазуту прикріплюються різні дрібні тварини, якими охоче харчуються риби та вусаті кити. Разом із ними вони заковтують і нафту. Одні риби від цього гинуть, інші наскрізь просочуються нафтою і стають непридатними для споживання через неприємний запах і смак. .
Усі компоненти нафти є токсичними для морських організмів. Нафта впливає структуру спільноти морських тварин. При нафтовому забрудненні змінюється співвідношення видів тварин і зменшується їх різноманітність. Так, рясно розвиваються мікроорганізми, які харчуються нафтовими вуглеводнями, а біомаса цих мікроорганізмів отруйна багатьом морських жителів. Доведено, що дуже небезпечний тривалий хронічний вплив навіть невеликих концентрацій нафти. У цьому поступово падає первинна біологічна продуктивність моря. У нафти є ще одна неприємна побічна властивість. Її вуглеводні здатні розчиняти в собі ряд інших забруднюючих речовин, таких як пестициди, важкі метали, які разом з нафтою концентруються в приповерхневому шарі і ще більше отруюють його. Ароматична фракція нафти містить речовини мутагенної та канцерогенної природи, наприклад бензпірен. Наразі отримано численні докази наявності мутагенних ефектів забрудненого морського середовища. Бензпірен активно циркулює морськими харчовими ланцюжками і потрапляє в їжу людей.
Найбільші кількості нафти зосереджені в тонкому приповерхневому шарі морської води, що грає важливу роль для різних сторін життя океану. У ньому зосереджено безліч організмів, цей шар відіграє роль "дитсадка" для багатьох популяцій. Поверхневі нафтові плівки порушують газообмін між атмосферою та океаном. Зазнають змін процеси розчинення та виділення кисню, вуглекислого газу, теплообміну, змінюється відбивна здатність (альбедо) морської води.
Найбільше страждаю від нафти птиці, особливо коли забруднюються прибережні води. Нафта склеює оперення, воно втрачає теплоізолюючі властивості, і, крім того, птах, забруднений у нафті, не може плавати. Птахи замерзають і тонуть. Навіть чищення пір'я розчинниками не дозволяє врятувати всіх постраждалих. Інші жителі моря страждають менше. Численні дослідження показали, що нафта, що потрапила в море, не створює ні постійної, ні довготривалої небезпеки для організмів, що живуть у воді, і не накопичує в них, так що її потрапляння в людину по харчовому ланцюгу виключено.
За останніми даними, значна шкода флорі та фауні може бути завдана лише в окремих випадках. Наприклад, набагато небезпечніші за сиру нафту виготовлені з неї нафтопродукти - бензин, дизельне паливо і так далі. Небезпечні високі концентрації нафти на літоралі (приливно-відливної зони), особливо у піщаному березі, у разі концентрації нафти довго залишається високої, і вона завдає багато шкоди. Але на щастя такі випадки рідкісні.
Зазвичай при катастрофах танкерів нафта швидко розходиться у воді, розбавляється, починається її розкладання. Показано, що вуглеводні нафти можуть без шкоди для морських організмів проходити через їх травний тракт і навіть через тканини: такі досліди проводилися з крабами, двостулковими молюсками, різними видами дрібної риби, і жодних шкідливих наслідків для піддослідних тварин не було виявлено.
1.5 Інші забруднення водних ресурсів
Хлоровані вуглеводні, що широко застосовуються як засоби боротьби зі шкідниками сільського та лісового господарства, з переносниками інфекційних хвороб, вже багато десятиліть разом зі стоком річок і через атмосферу надходять у Світовий океан. ДДТ та його похідні, поліхлорбіфеніли та інші стійкі сполуки цього класу зараз виявляються всюди у Світовому океані, включаючи Арктику та Антарктику. Вони легко розчиняються в жирах і тому накопичуються в органах риб, ссавців, морських птахів. Будучи ксенобіотиками, т. е. речовинами повністю штучного походження, вони мають серед мікроорганізмів своїх " споживачів " і тому майже розкладаються у природних умовах, лише накопичуються у Світовому океані. Разом з тим, вони остротоксичні, впливають на кровотворну систему, пригнічують ферментативну активність, сильно впливають на спадковість.
Разом з річковим стоком в океан надходять і важкі метали, багато з яких мають токсичні властивості. Загальна величина річкового стоку становить 46 тис. км. води на рік. Разом з ним до Світового океану надходить до 2 млн. т. свинцю, до 20 тис. т. кадмію та до 10 тис. т. ртуті. Найбільш високі рівні забруднення мають прибережні води та внутрішні моря. Чималу роль забруднення Світового океану грає і атмосфера. Так, наприклад, до 30% усієї ртуті та 50% свинцю, що надходять в океан щорічно, переноситься через атмосферу. За своєю токсичною дією в морському середовищі особливу небезпеку становить ртуть. Під впливом мікробіологічних процесів токсична неорганічна ртуть перетворюється на набагато більш токсичні органічні форми ртуті. Накопичені завдяки біоакумуляції в рибі або молюсках сполуки метильованої ртуті становлять пряму загрозу життю та здоров'ю людей. Згадаймо хоча б сумно відому хворобу "мінамато", що отримала назву від японської затоки, де так різко виявилося отруєння місцевих жителів ртуттю. Вона забрала чимало життів і підірвала здоров'я багатьом людям, які вживали морські продукти з цієї затоки, на дні якої накопичилося чимало ртуті від відходів прилеглого комбінату. Ртуть, кадмій, свинець, мідь, цинк, хром, миш'як та інші важкі метали не тільки накопичуються в морських організмах, отруюючи тим самим морські продукти харчування, а й згубно впливають на мешканців моря. Коефіцієнти накопичення токсичних металів, тобто концентрація їх на одиницю ваги в морських організмах по відношенню до морської води, змінюються в широких межах - від сотень до сотень тисяч, залежно від природи металів та видів організмів. Ці коефіцієнти показують, як накопичуються шкідливі речовини у рибі, молюсках, ракоподібних, планктонних та інших організмах. Масштаби забруднення продуктів морів і океанів такі великі, що у багатьох країнах встановлено санітарні норми утримання у яких тих чи інших шкідливих речовин. Цікаво відзначити, що при концентрації ртуті у воді, тільки в 10 разів більшої за її природний вміст, забруднення устриць вже перевищує норму, встановлену в деяких країнах. Це показує, наскільки близька та межа забруднення морів, яку не можна переступити без шкідливих наслідків для життя та здоров'я людей.
2. Можливі шляхи вирішення
Щоб уникнути водної кризи, розробляються нові технології очищення та дезінфекції води, її опріснення, а також методи її повторного використання. При цьому крім наукових досліджень необхідні дієві методиорганізації контролю над водними ресурсами країн: на жаль, у більшості держав використанням та плануванням водних ресурсів займається кілька організацій (так, у США цим зайняті понад двадцять різних федеральних агентств). Ця тема стала основною для номера від 19 березня 2007 наукового журналу Nature. Зокрема, Марк Шеннон (Mark Shannon) та його колеги з університету Іллінойсу в Ербані-Шампейн (США) провели огляд нових наукових розробокта систем нового покоління у таких областях: дезінфекції води та видалення патогенів без використання надмірної кількості хімічних реагентів та утворення токсичних побічних продуктів; виявлення та видалення забруднюючих речовин у низькій концентрації; повторне використання води, а також опріснення морської та води з внутрішніх водойм. Що важливо, ці технології повинні бути відносно недорогими і придатними до використання в країнах, що розвиваються.
2.1 Очищення води
Дезінфекція особливо важлива в країнах Південно-Східної Азії та Субсахари: саме там патогени, що живуть у воді, найчастіше стають причиною масових захворювань. Поряд із хвороботворними організмами - такими, як гельмінти (глисти), найпростіші одноклітинні, гриби та бактерії, підвищену небезпеку становлять віруси та пріони. Вільний хлор - найпоширеніший у світі (а також найдешевший і один з найефективніших) дезінфектор - відмінно справляється з кишковими вірусами, проте безсилий проти криптоспоридій С.parvum, що викликають діарею, або мікобактерій. Ситуація ускладнюється і тим, що багато збудників хвороб живуть у тонких біоплівках на стінках водопровідних труб.
Нові ефективні методи дезінфекції повинні складатися з кількох бар'єрів: видалення за допомогою фізико-хімічних реакцій(наприклад, коагуляції, седиментації або мембранної фільтрації) та знешкодження за допомогою ультрафіолету та хімічних реагентів. Відносно недавно для фотохімічного знешкодження патогенів знову почали використовувати світло видимого спектру, а в деяких випадках ефективне використання комбінування УФ з хлором або озоном. Правда, такий підхід іноді викликає появу побічних шкідливих речовин: наприклад, від дії озону у воді, що містить бромідні іони, може з'явитися канцероген бромат.
В Індії, де потреба в дезінфекції води відчувається досить гостро, для цих цілей застосовується жолевова вода.
У країнах, що розвиваються, використовується технологія дезінфекції води в пляшках з поліетилену терефталату (PET) за допомогою, по-перше, сонячного світла, по-друге, гіпохлориду натрію (цей метод використовується в основному в сільській місцевості). Завдяки хлору вдалося знизити частоту шлунково-кишкових захворювань, проте в областях, де у воді міститься аміак та органічний азот, метод не працює: з цими речовинами хлор утворює сполуки та стає неактивним.
Передбачається, що в майбутньому методи дезінфекції включатимуть дію ультрафіолету та наноструктур. Ультрафіолетове випромінювання ефективно у боротьбі з бактеріями, що живуть у воді, з найпростішими цистами, проте не діє на віруси. Тим не менш, ультрафіолет здатний активувати фотокаталітичні сполуки, наприклад, титану (TiO2), які в свою чергу здатні вбивати віруси. Крім того, нові сполуки, такі як TiO2 з азотом (TiON) або з азотом і деякими металами (паладієм), можуть активуватися випромінюванням видимої частини спектру, на що потрібно менше витрат енергії, ніж при опроміненні ультрафіолетом, або навіть сонячним світлом. Щоправда, такі установки для дезінфекції мають дуже невелику продуктивність.
Іншим важливим завданням у очищенні води є видалення шкідливих речовин із неї. Існує величезна кількість токсичних речовин і сполук (таких як миш'як, важкі метали, ароматичні сполуки, що містять галоген, нітрозоаміни, нітрати, фосфати та багато інших). Список шкідливих для здоров'я речовин постійно зростає, а багато з них токсичні навіть у нікчемних кількостях. Виявити ці речовини у воді, а потім видалити їх у присутності інших, нетоксичних домішок, вміст яких може бути на порядок вищий, – складно та дорого. А крім іншого, це пошук одного токсину може перешкодити виявленню іншого, більш небезпечного. Методи моніторингу забруднюючих речовин неминуче пов'язані з використанням складного лабораторного обладнання та залученням кваліфікованого персоналу, тому дуже важливо скрізь, де тільки можливо, знаходити недорогі та відносно прості способиідентифікації забруднень.
Важлива тут і свого роду "спеціалізація": наприклад, триоксид миш'яку (As-III) разів у 50 токсичніший за пентоксид (As-V), і тому необхідно вимірювати їх вміст і разом, і окремо, для подальшої нейтралізації або видалення. Існуючі методи вимірювання або мають низьку межу точності, або вимагають кваліфікованих фахівців.
Вчені вважають, що перспективним напрямому розробці методів виявлення шкідливих речовин є метод молекулярного розпізнавання (molecular recognition motif), заснованому на використанні сенсорних реактивів (на зразок знайомого зі школи лакмусового папірця), разом з мікро-або нанофлюїдним управлінням (micro/nanofluidic manipulation) та телеметрією. Подібні біосенсорні методи можна застосовувати і до хвороботворних мікроогранізмів, що у воді. При цьому в цьому випадку треба стежити за наявністю у воді аніонів: їхня присутність може нейтралізувати досить дієві за інших умов методи. Так, при обробці води бактерії озоном гинуть, але якщо у воді знаходяться іони Br-, відбувається окислення до BrO3-, тобто один вид забруднення змінюється на інший.
води з протилежного боку. Відповідно до законів гідростатики, вода просочується через мембрану, очищаючись до дороги. Загалом існує два способи боротьби з шкідливими речовинами- Вплив на мікрозабруднювач за допомогою хімічних або біохімічних реагентів, поки він не перейде в безпечну форму, або його видалення з води. Це питання вирішується залежно від території. Так, у колодязях у Бангладеш використовують технологію фільтрації Sono, але в заводах США — зворотного осмосу (reverse osmosis), на вирішення однієї й тієї проблеми — видалення з води миш'яку.
Система зворотного осмосу, що застосовується в США: тиск води з того боку синтетичної мембрани, де знаходяться забруднювачі, перевершує тиск чистої води з протилежної сторони. Відповідно до законів гідростатики, вода просочується через мембрану, очищаючись до дороги.
В даний час органічні шкідливі речовини у воді намагаються за допомогою реакцій перетворити на нешкідливі азот, вуглекислий газта воду. Серйозні аніонні забруднювачі, такі як нітрати та перхлорати, видаляють за допомогою іонообмінних смол та зворотного осмосу, а токсичні розсоли зливають у сховища. У майбутньому, можливо, будуть використовуватись біметалічні каталізатори для мінералізації цих розсолів, а також активні нанокаталізатори в мембранах для трансформації аніонів.
2.2 Повторне використання води
Наразі фахівці з охорони природи самозабутньо мріють про повторне використання промислових та міських стічних вод, попередньо доведених до якості питної води. Але в цьому випадку доводиться мати справу з величезною кількістю різних забруднювачів і патогенів, а також органічних речовин, які повинні бути видалені або трансформовані в нешкідливі сполуки. Отже, всі операції подорожчають та ускладнюються.
Міські стічні води зазвичай проходять обробку в очисних спорудах, у яких у зваженому стані знаходяться мікроби, що видаляють органіку та залишки харчових речовин, а потім у відстійних резервуарах, де відбувається поділ твердих та рідких фракцій. Воду після такого очищення можна скидати в поверхневі водоймища, а також використовувати для обмеженого поливу і деякі заводські потреби. В даний час одна з технологій, що активно впроваджуються - мембранні біореактори (Membrane Bioreactor). Ця технологія поєднує використання зваженої у воді біомаси (як у звичайних очисних спорудах) та водних мікро- та ультратонких мембран замість відстійників. Воду після МБР можна вільно використовувати для іригації та заводських потреб.
МБР також можуть принести велику користь у країнах з поганою каналізацією, особливо в швидкозростаючих мегаполісах: вони дозволяють обробляти безпосередньо стічні води, відокремлюючи з них корисні речовини, чисту воду, азот і фосфор. МБР використовують також як попередню обробку води зворотного осмосу; якщо ж потім обробити її УФ (або фотокаталітичними речовинами, що реагують на видиме світло), вона буде придатна для пиття. У майбутньому, можливо, системи для "повторного використання води" будуть складатися тільки з двох етапів: МБР з нанофільтраційною мембраною (що позбавить необхідності етапу зворотного осмосу) і фотокаталітичного реактора, який послужить перепоною для патогенів і знищить органічні забруднювачі з малою молекулярною масою. Щоправда, однією із серйозних перешкод є швидке засмічення мембрани, і успіх розвитку цього напряму очищення води багато в чому залежить від нових модифікацій та властивостей мембран.
Чималу перешкоду становлять і закони про охорону навколишнього середовища: у багатьох країнах суворо заборонено повторне використання води для комунальних потреб. При цьому через брак водних ресурсів змінюється і це: так, у США повторне використання води щороку зростає на 15%.
2.3 Опріснення солоних вод
Збільшити запаси прісної води за допомогою опріснення вод морів, океанів та засолених внутрішніх водойм - дуже спокуслива мета, адже ці запаси становлять 97,5% усієї води на Землі. Технології опріснення зробили крок далеко вперед, особливо за останнє десятиліття, проте досі вони вимагають багато енергії та капіталовкладень, що стримує їх поширення. Швидше за все, частка великих установок з опріснення води традиційним (термальним) способом зменшиться: вони витрачають занадто багато енергії і сильно страждають від корозії.
Передбачається, що майбутнє за невеликими системами опріснення, розрахованими на одну або кілька сімей (це стосується в основному країн, що розвиваються).
Сучасні технології опріснення використовують мембранний поділ за допомогою зворотного осмосу та температурну дистиляцію. Стримуючими факторами для розвитку опріснення є, як уже було сказано, високе споживання енергії та експлуатаційні витрати, швидке забруднення мембран установок, а також проблема утилізації соляного розсолу та присутність у воді залишків забруднювачів з низькою молекулярною вагою, наприклад, бору.
Перспективність досліджень у цьому напрямі визначається насамперед зниженням питомих витрат енергії, і тут певний прогрес є: якщо у 1980-х роках вони в середньому становили 10 кВт·год/м3, то сьогодні вони скоротилися до 4 кВт·ч/м3. Але є й інші важливі успіхи: створення нових матеріалів для мембран (наприклад, нанотрубок з вуглецю), а також створення нових очисних біотехнологій.
Залишається сподіватися, що найближчими роками наука і технології справді сильно крокують вперед - адже навіть залишаючись поки для багатьох майже непомітною, примара водної кризи давно вже блукає не тільки Європою, а й по всьому світу.
ВИСНОВОК
Проблема забезпечення належної кількості та якості води є однією з найважливіших і має глобальне значення.
Нині людство використовує 3,8 тис. км 3 води щорічно, причому можна збільшити споживання максимум до 12 тис. км 3 . За нинішніх темпів зростання споживання води цього вистачить на найближчі 25-30 років. Викачування ґрунтових вод призводить до осідання ґрунту та будівель (Мехіко, Бангкок) та зниження рівнів підземних вод на десятки метрів (Маніла).
Оскільки чисельність населення Землі безперервно збільшується, то невпинно зростають потреби у чистої прісної воді. Вже сьогодні брак прісної води відчувають не лише території, які природа обділила водними ресурсами, а й багато регіонів, які ще недавно вважалися благополучними щодо цього. В даний час потреба у прісній воді не задовольняється у 20% міського та 75% сільського населення планети.
Обмежений запас прісних вод ще більше скорочується через їх забруднення.
Головну небезпеку становлять стічні води (промислові, сільськогосподарські та побутові). Останні, потрапляючи в поверхневі та підземні джерела вод, забруднюють їх шкідливими токсичними домішками, небезпечними здоров'ю людини, унаслідок чого скорочуються і так обмежені резерви прісної води. Людині необхідна чиста високоякісна прісна вода і лише в силах зберегти її резерви.
ПЕРЕЛІКВИКОРИСТАНИХДЖЕРЕЛОВ
1. Матеріали наукового журналу Nature за 2007 рік
- 71.50 Кб1. Проблема чистої води. Деградація прісних водойм.
основні джерела загрязнення та засмічення водойм
міжнародний досвід збереження та очищення прісних вод
Забруднення поверхневих та підземних вод можна розподілити на такі типи:
Механічне – підвищення змісту механічних домішок, властиве переважно поверхневим видам забруднень;
Хімічне – наявність у воді органічних та неорганічних речовин токсичної та нетоксичної дії;
Бактеріальне та біологічне – наявність у воді різноманітних патогенних мікроорганізмів, грибів та дрібних водорослей;
Радіоактивне – присутність радіоактивних речовин у поверхневих чи підземних водах;
Теплове – випуск у водоймища підігрітих вод теплових та атомних електростанцій.
Основними джерелами загрязнення та засмічення водойм є:
Стічні води промислових та комунальних підприємств;
Відходи від розробок рудних та нерудних копалин;
Води рудників, шахт, нафтопромислів;
Відходи деревини при заготівлі, обробці, сплаві лісових матеріалів (кора, тирса, тріска, колоди, хміз та ін.);
Вікіди водного, залізничного та автомобільного транспорту;
Первинна переробка льону, конопель та інших технічних культур.
Найінтенсивнішими загрязнювачами поверхневих вод є великі целюлозно-паперові, хімічні, нафтопереробні, харчові та текстильні підприємства, гірничорудні та металургійні комбінати, а також сільськогосподарське виробництво.
Дуже небезпечним є сплавляння лісу, обробленого сильнодіючими отрутохімікатами - антисептиками, що застосовуються у лісовій промисловості. Вода стає непридатною для споживання і життя водних організмів. Під час сплавляння розсипом багато деревини тоне та загниває на дні, що також призводить до підвищення смертності живих організмів водної середовища.
Сільське господарство - один з найбільших споживачів і, водночас, забруднювачів природних вод внаслідок використання міндобрив, пестицидів та інших хімікатів, функціонування великих тваринницьких комплексів, зрошування земель.
Щорічно лише азотних добрив вноситися до ґрунту понад 50 млн тонн. Повсюдно відбувається забруднення вод добривами та пестицидами, небезпечними своєю токсичністю. У багатьох сільських районах з інтенсивним застосуванням азотних добрив вже сьогодні в 50 % колодязів вода містить нітрати, а нітритів - вже понад норму - 20 мг/л; у переважній більшості випадків їхній вміст сягає 100-1500, а подекуди - більше 2000 мг/л. Відомі випадки тяжких захворювань, навіть смертності дітей, особливо немовлят. Сполуки азоту та нітратні іони належать до мутагенних речовин, які призводять до генетичних захворювань. За даними ВООЗ, з 1966 до 1980 року кількість людей, що народилася зі спадковими хворобами, збільшилася з 4 до 10,5 %.
Дуже небезпечними є синтетичні миючі засоби, які потрапляють у водоймища, і навіть незначне їх кількість викликає неприємний смак і запах води та утворює піну та плівку на поверхні, що утруднює доступ кислорода та призводить до загибелі водних організмів. До особливих видів загрязнення належить також заростання водойм водорослями, особливо синьо-зеленими, гниття яких спричиняє захворювання та загибель риби. Ця дуже гостра проблема характерна для водоймищ басейну Дніпра.
Особливо небезпечним для здоров'я людини є загрязнення природних вод побутовими стоками. Така забруднена вода зовсім непридатна для постачання населенню, оскільки містить збудники різноманітних інфекційних захворювань (паратиф, дизентерія, інфекційний вірусний гепатит, туляремія та ін.). майже 500 млн людей щорічно хворіють через користування забрудненою водою.В Індії, наприклад, де фекальні інфекції викликають велику кількість інфекційних захворювань, за десятиріччя (1940-1950 рр.) померло від шлунково-кишкових захворювань 27 430 тис. чоловік.
До страшних наслідків веде загрязнення вод важкими металами.
У Японії масове загрязнення вод морської затоки поблизу міста Мінамато викликало хворобу мінамато, за якої ртутью відруювалася риба, що є основним джерелом білкової їжі населення цього міста. У хворих порушувалася мова, послаблювався зір, параліч сковував м'язи рук, ніг. Інша хвороба - ітай-ітай - викликана хронічним відруєнням кадмієм, що знаходиться в рисі. серед хворих досягла 50%.
Останнім часом великої шкоди наносять природним водам кислотні дощі. Чим частіше випадають кислотні дощі і чим більшу концентрацію кислоти вони містять, тим швидше зменшується кількість і видовий склад живих істот, у водоймах гинуть ікринки земноводні, улитки, пресноводні креветки, вимирають бактериї, а відруєні листки і стебла нагромаджуються на дні. З донних залишків починається вилуговування отруйних металів: алюмінію, ртуті, свинцю, кадмію, олова, берилію, нікелю та ін. Внаслідок цього багато риб гине від пошкодження зябер, викликаного отруйною дією алюмінію. Далі розвиваються кисло-любні мохи, гриби, нитчасті водорослі, які пригнічують решту рослинності. Гине риба, в першу чергу щука та окунь. Коли ж ще збільшиться концентрація кислоти у воді - риби в озері чи в річці не залишиться. Вимирають жаби, насекомі. Вода здається чистою, оскільки в ній відсутні майже всі мікроорганізми. Наявні лише анаєробні бактерії, які виділяють вуглекислий газ, метан, сірководень. Суть сталого розвитку полягає в тому, що природні джерела повинні бути використані такими способами, які б забезпечували їхню придатність для майбутніх поколінь.
Сталий розвиток джерел вимагає, щоб ми не порушували гідрологічний цикл, споживаючи водні ресурси, які за такого користування не вичерпувалися б протягом тривалої години.
Однак, усвідомлюючи важливість такої сталості, широкомасштабні водні системи все ще продовжують розробляти, не враховуючи потреби майбутніх поколінь, а вплив цих систем на навколишнє середовище може бути величезним.
Наприклад, будівництво Асуанської греблі, хоча і є зараз вигідним, зокрема для фермерів, спричинило затоплення чисельних археологічних ділянок, зруйнувало цінні екосистеми та риболовні угіддя, викликало появу хвороб, що переносяться москітами, ерозію ґрунтів, порушило баланс поживних елементів і річкових.
Точні, всеохоплюючі дослідження впливу великомасштабних водних проектів на довкілля та їх соціальних наслідків продемонстрували б нагальну необхідність ефективних охоронних проектів невеликого масштабу.
Оприснення морської води теоретично могло б стати постійним джерелом прісної води, принаймні для багатих країн, що мають доступ до морської води. Однак через високі енерговитрати оприснена вода коштує в кілька разів дорожче, ніж вода, що постачається у звичайний спосіб, тому Кувейт та інші багаті країни субсидують вартість води, що споживається громадянами цих країн. За кількістю прісної води на душу населення Україна займає останнє місце у Європі.
У нас найменша кількість прісної води на людину. Давайте не дивуватись на поліські болота і на Карпати. Практично вся інша територія України, тобто вся степова та лісостепова смуга – це посушливі території, і в нас насправді завжди був дефіцит води, як це не дивно.
Про це говорити Загальнодержавна програма розвитку водного господарства, ухвалена Законом від 17.01.2002 р. №2988-ІІІ. Низьке водозабезпечення України найтісніше пов'язане із низькою лісистістю. Вода не затримується в ґрунті та лісових водоймищах.
Виокремлюють такі основні методи очищення води, освоєні на рівні сучасних технологій:
Механічний (відстоювання) - використовується для усунення з води нерозчинних домішок. У відстійниках осідають важкі частинки з густиною понад 1 г/см3, а легші спливають на поверхню. За допомогою цього методу забезпечується зменшення загрязнення зваженими речовинами до 90 %, а органічними – до 20 %;
Хімічний полягає у коагуляції й нейтралізації загрязнювальних речовин. Окремі нерозчинні речовини в процесі коагуляції перетворюються на нешкідливі розчинні сполуки. Методи хімічної очистки дають змогу довести ступінь очищення води за сумою нерозчинних речовин до 80-85 %;
Фізико-хімічний здійснюється на основі кількох методів: 1) флотацій - пропускання через стічні води повітря, бульбашки якого під час підняття вгору захоплюють із собою і виносять з потоку води загрязнювальні речовини; 2) сорбцій - це здатність поглинати загрязнювальні речовини та акумулювати їх на своїй поверхні; 3) екстракцій - уведення у стічні води речовин, які можуть розчиняти загрязнювальні речовини; 4) евапорацій - пропускання через нагріту стічну воду водяної пари; 5) іонний обмін - це поглинання загрязнювальних речовин у процесі фільтрування через іонні смоли; 6) електроліз - пропускання через стічні води електричного струму у спеціальних електролізерних установках. Ступінь очищення води за сумою нерозчинних речовин становить майже 90%;
Біологічний проводиться шляхом біологічного окислення забруднень в природних умовах (на полях зрошення, в спеціальних біологічних ставках, а також в штучних умовах - біологічні фільтри тощо). Під час такого очищення вилучається лише 10-40 % неорганічних речовин і практично не вилучаються солі важких металів;
Біохімічний – основний метод очищення стічних вод, забруднених органічними речовинами. Це біофільтри, аеротенки, аератори, конструкції яких постійно удосконалюються.
Ще один підхід до заощадження води полягає у тому, щоб між сезонами вегетації зберігати вологу, призначену для зрошення, у підземних сховищах. У більшості регіонів світу накопичення дощової та снігової води та її стік у річки сягає максимуму між сезонами вегетації, коли потреба у воді для зрошення мінімальна. Основне завдання - зберегти воду і використовувати її в той сезон, коли потреба в ній для зрошення полів є особливо великою. Найпростіший спосіб - утримати воду за допомогою гребель, проте з відкритої поверхні водосховищ відбувається випаровування значної її кількості. Втрати на випаровування можна знизити, якщо зберігати вологу під землею. Можна використовувати великі підземні резервуари, які легко наповнювати з поверхневих джерел води, а потім викачувати з них воду для зрошення в міру потреби. Подібні «банки води» вже є в Арізоні, Каліфорнії та в інших місцях.
Більш широке використання дощувальних систем поливу, які мінімізують витрати води, дозволяючи їй повільно надходити або з ґрунтової кулі, або прямо з прикореневої зони рослин - ефективний засіб скорочення використання води для іригації. Інвестування в нові сорти рослин, здатні переносити нестачу води, посухи та полив засоленою водою, також дозволяє додатково знизити витрату води на зрошення. Для цього є спеціальні сміттєві контейнери.
Користуйтеся такими мийними засобами, які не містять фосфатів, і не купуйте продукти концернів, що загрязнюють довкілля.
Використовуйте тільки високоефективні пральні та посудомийні машини (помічені знаком Energy Star) та завжди завантажуйте їх повністю.
Встановіть у туалеті бачок з підвійною кнопкою зливу (що дозволяє витрачати менше води для змиву січі) або біотуалет, та систему для очищення та вторинного використання стоків.
Встановіть у душі лійку з невеликим потоком води та використовуйте воду з ванни для поливу квітів.
Поливайте газон рано вранці чи вночі, щоб уникнути втрат на випаровування.
2 - Проблеми Світового океану.
нафтове та інші типи загрязнення
негативний вплив на екосистеми та загроза життю в океані.
За останнє тридцятиріччя стан вод Світового океану значно погіршився. Його поверхня вкрита нафтою, пластиковим пакувальним матеріалом, іграшками, пляшками та іншим мусором, яке багато років не розкладається у воді. Таких твердих відходів нагромадилося вже понад 20 млн. тонн. До найбільш шкідливих забруднювачів Світового океану належить нафта та нафтопродукти. На шельфі добується майже 30 % всієї нафти, сотні мільйонів тонн її перевозиться морськими шляхами, на яких щорічно втрачається не менше як 1 % нафти, тобто 5-10 млн тонн. Особливу тривогу викликають випадки транспортних аварій великих танкерів. У 1968 р. із "Торріканйону" у Ла-Манші вилилося 119 тис. тонн нафти, відомі катастрофи на морських промислах поблизу Каліфорнії, у північному морі, у Мексиканській та Перській затоках. Жертвами нафтового загрязнення щорічно стають багато птахів, планктон, нектон, морські звірі. Нефтяна плівка зустрічається навіть в антарктичних водах, де від неї гинуть тюлені та пінгвіни. Нафта пошкодила багато європейських курортів світового значення. Нині діє міжнародна конвенція щодо запобігання загрязнення морських просторів нафтою, яку підписали найбільші морські держави. Відповідно до конвенції, всі морські райони в межах 50 миль від берега є забороненими зонами, де не дозволяється вилив нафти в море.
Велику опасность становить загрязнення Світового океану радіоактивними речовинами внаслідок випробування термоядерної зброї, захоронення радіоактивних відходів, роботи ядерних реакторів на військових підводних човнах і криголамах. Радіоактивність планктону може бути у 1000 разів вищою, ніж радіоактивність води, а деяких риб - вищою навіть у 50 тис. разів, ніж у ланцюгу живлення. Щороку до Світового океану з різних джерел потрапляє понад 4 млн тонн летких органічних сполук (дихлоретан, фреон та ін.), близько 120 тис. тонн хлорованих вуглеводнів (ДДТ, альдрін, бензилгексахлорид, поліхлоровані біфенілі та ін.), понад 300 тис. тонн свинцю, понад 5 тис. тонн ртуті, понад 10 тис. тонн кадмію. Крім повітряного перенесення та загрязнення внаслідок судноплавства та робіт на шельфі, велика кількість загрязнюючих речовин виноситься річковим стоком, куди скидається близько 600 млрд тонн промислових та побутових стоків. На розчинення стічних вод витрачається 40 % обсягу світових ресурсів річкового стоку. Об'єм цих стічних вод обчислюється багатьма тисячами кубокілометрів і становить для різних морів від 0,1 до 20 % і більше обсягу річкового стоку, що в них впадає. За деякими даними промислові стоки додають до природного виносу річок ще підвоєну кількість ртуті, у 12-13 разів більше свинцю, міді, цинку, у 30 разів більше сурми. заліза, 2,3 млн. тонн свинцю, в 5,5 млн. тонн фосфору. і нейтралізацію лише третини забруднювачів Решта потрапляє до прибережної зони моря.
Опис роботи
З розвитком промисловості річки та озера стали все більше загрязнюватися викидами недостатньо очищених стічних вод, промисловими відходами та термічними водами гідроелектростанцій. У більш пізній період загрязнення річок та озер явно зросло внаслідок змивання добрив, пестицидів та гербіцидів із сільськогосподарських угідь, а також кислотних дощів. Забруднення промисловими відходами, сільськогосподарськими удобреннями та пестицидами стало реальною загрозою.
Відомо, що кількість води у природі практично незмінна. Проблемою є те, що на планеті постійно скорочуються запаси чистої води. І це відбувається за збільшення обсягу водоспоживання.
Для використання у промисловості, сільському господарстві та побуті придатні переважно прісні води.
Основні джерела прісної (питної) води – річки та прісні озера – поширені на континентах вкрай нерівномірно. У Європі та Азії, де мешкає 70% населення, зосереджено лише 39% світових запасів річкових вод. У Європі, де мешкає майже 20% населення планети, запаси прісної води становлять лише 7% усіх світових запасів води.
На планеті є території, де катастрофічно не вистачає чистої води. Так, в одному з африканських племен жінки цілими днями розгрібають вологий пісок, черпаючи ложками бурої рідини. За день набирається лише один-два літри (про це було знято фільм).
На островах південних морівдля вгамування спраги можна розраховувати лише на дощову воду та кокосове молоко. Нерідко дітям не дозволяють грати в рухливі ігри, тому що від цього дитина потіє і більше хочеться пити.
Протягом тривалого історичного періоду в регіонах із природними запасами чистої прісної води людина повною мірою задовольняла свої потреби у прісній воді, не відчуваючи в ній нестачі. Однак у зв'язку з інтенсивним зростанням населення та його виробничою діяльністю потреба у воді неухильно зростала. Нині вона досягла таких масштабів, що у багатьох місцях планети, особливо у розвинених промислових районах, виникла гостра проблема нестачі прісної води.
Нестача прісної води відзначається вже зараз у багатьох країнах світу, її відчуває 1/3 населення планети. Так, Гонконг, населення якого близько 4 млн. осіб, отримує воду спеціальним трубопроводом з Китаю. Додатково доставляють її танкерами. Хронічний «водний голод» зазнає Токіо. Привізною водою частково забезпечується держава Алжир. До Саудівської Аравії чисту воду возили літаками з Нової Зеландії. У магазинах Голландії та Японії продають чисту воду, яку привезли з Норвегії.
Поряд із проблемою дефіциту прісної води у багатьох регіонах світу гостро постає проблема чистої прісної води. Є відомості про те, що 1,5 млрд людей не мають чистої води. Згідно з даними ВООЗ, майже 3 млрд. жителів планети користуються неякісною питною водою. З цієї причини близько 25% населення світу щороку наражаються на ризик захворіти, приблизно кожен десятий житель планети хворіє, близько 4 млн. дітей і 18 млн. дорослих помирають. Близько 80% всіх захворювань у країнах, що розвиваються, пов'язане з нестачею чистої води. Крім того, вода є безцінною сировиною, яку неможливо замінити іншою.
Враховуючи всі вище викладені причини, проблема водопостачання стала однією з найважливіших у житті та розвитку людського суспільства.
Причини нестачі прісної води у світі такі: інтенсивне збільшення потреб у воді у зв'язку зі зростанням чисельності населення планети та розвитком галузей господарської діяльності, що вимагають величезних витрат водних ресурсів; втрати прісної води внаслідок скорочення водоносності річок та інших причин; забруднення водойм стічними водами.
Втрати прісної води внаслідок скорочення водоносності річок обумовлені в основному вирубуванням лісів, оранням лук, осушенням заплавних боліт тощо. Це призводить, по-перше, до посилення поверхневого стоку та збільшення об'єму води, що стікає в моря, і, по-друге, до скорочення рівня ґрунтових вод, що живлять річки та підтримують їх водоносність. Втрати прісної води у багатьох країнах світу скорочують запаси підземних вод.
Для позначення зазначеного явища є поняття - виснаження вод.
Виснаження вод- Зменшення мінімально допустимого стоку поверхневих вод або скорочення запасів підземних вод. Мінімально допустимим стоком називаються стік, у якому забезпечуються екологічне благополуччя водного об'єкта та умови водокористування.
Крім того, великі втрати прісної води відбуваються в результаті:
· Фільтрування води через стінки каналів;
· Порушення цілісності (поривів) магістральних водоводів, що подають воду в населені пункти від джерел водопостачання, і труб водопровідної мережі, по яких вода розлучається по території населених пунктів;
· Нераціонального витоку води в житлових та громадських будівлях внаслідок несправних водопровідних кранів та водозливних каналізаційних приладів.
У світі слід очікувати подальшого збільшення витрат прісної води різні потреби людського суспільства.
Дефіцит чистої прісної води також зумовлений забрудненням природних вод.
Забруднення вод- внесення у воду (водні об'єкти) або освіта (синтез, розмноження тощо) у ній фізичних, хімічних чи біологічних агентів, які несприятливо впливають на середовище життя або завдають шкоди матеріальним цінностям. Забруднення водних об'єктів відбувається зазвичай у результаті скидання у яких стічних вод.
Стічні води- це води, що були у виробничо-побутовому або сільськогосподарському вживанні, а також через якусь забруднену територію, у тому числі територію населеного пункту (промислові, сільськогосподарські, комунально-побутові та зливові стоки). Це води, що відводяться після використання у побутовій та виробничій діяльності людини.
Основними шкідливими речовинами, що надходять у водні об'єкти (поверхневі та підземні джерела води) зі стічними водами, є нафта та нафтопродукти, фенол, миючі специфічні поверхнево-активні речовини (СПАР), аміак, пестициди, важкі метали, складні хімічні сполукита інші. З господарсько-побутовими стічними водами можуть потрапити до вододжерел збудники інфекційних захворювань.
В результаті поверхневі та підземні води стають непридатними для використання з метою забезпечення питного водопостачання, побутових та виробничих цілей.
Поданим Московського НДІ гігієни ім. Ф.Ф. Ерісмана, в Росії найчастіше вище регламентованих величин у питній воді виявляються залізо, каламутність, сумарне органічне забруднення за величиною перманганатної окислюваності, феноли, марганець, СПАВ та нафтопродукти, залишковий алюміній, формальдегід, капролактам, циклогексанол. У деяких пробах питної води реєструється підвищений вміст миш'яку та свинцю. Наявність ртуті, кадмію, молібдену, нікелю та хрому у воді деяких водопроводів становить небезпеку для здоров'я населення. Поява цих речовин, у воді можна пояснити техногенними причинами.
У Росії за максимальною інтенсивністю та площею забруднення підземних вод шкідливими хімічними речовинаминайбільш напружена ситуація склалася в районах великих промислових підприємств - у містах Череповець (феноли, хлорбензол, бутанол, толуол), Липецьк (ціаніди, роданіди), Тула (роданіди), Воронеж (СПАВ, кадмій), Тольятті (феноли, алюміній), (феноли, молібден), Ставрополь (кадмій, нікель), Челябінськ та Новоросійськ (феноли, свинець, залізо), Новокузнецьк (феноли, фториди) і т.д.
В Україні зі стічними водами до водних об'єктів можуть надходити нафтопродукти, фенол, стирол, хлорбензол, дихлоретан, ціаніди, ацетон, кадмій, сполуки свинцю, міді, цинку, ртуті та інші речовини. При цьому зберігається небезпека їхнього проникнення в питну воду.
Концентрації різних хімічних елементіву питній воді залежать від природних та техногенних (антропогенних) факторів. Природні причини визначаються рівнем природного вмісту елементів у відкритих водоймах, підземних водах, ґрунті та гірських породах, а техногенні – надходженням у навколишнє середовище хімічних елементів у результаті господарської діяльності людини.
Згідно з опублікованими даними, до хімічних елементів, вміст яких у питній воді значною мірою визначається специфічними особливостями біогеохімічних провінцій, належать фтор, залізо, барій, титан, цирконій, ванадій, молібден, літій, стронцій та кобальт.
Біогеохімічна провінція- окрема ділянка поверхні Землі, що відрізняється від інших подібних ділянок за вмістом (надлишок або недолік) та складом хімічних елементів і речовин, що знаходяться в ґрунтах, водах, рослинах та тваринах.
Вміст у питній воді важких металів (свинець, мідь, нікель, цинк), а також марганцю та хрому залежить як від геогідрохімічних особливостей території, так і від специфіки техногенного впливу на довкілля. Фахівцями встановлено, що якщо концентрації різних металів у питній водопровідній воді перевищують фоновий рівень, це є підтвердженням їхнього техногенного, а не природного походження.
Важкі металиу джерелах питного водопостачання та, відповідно, у питній воді на різних територіях розподілені вкрай нерівномірно. Так, у населених пунктах Донецької областівиявлені у питній воді концентрації свинцю: максимальна 3,6 ГТДК (Шахтарський район) та мінімальна 0,4 ГДК (м. Маріуполь), нікелю – максимальна 2,7 ГДК (Старобешівський район) та не виявлено в жодній пробі води у шести сільських районах, хрому - 3,4 ГДК (Первомайський район) та не виявлено в жодній пробі води у 4 районах. Максимальна концентрація марганцю досягла 8,6 ГДК (Первомайський район), тоді як у питній воді більшості міст області цей метал зустрічається у невисоких концентраціях і зазвичай не перевищує гігієнічний норматив.
За даними американських учених, використання пестицидів у сільському господарстві може призвести до місцевого та регіонального забруднення джерел питної води. Вміст пестицидів у воді відкритих водойм та підземних вод змінюється значною мірою залежно від сезонів року та місцевих геологічних особливостей. Найвищі концентрації цих речовин відзначаються у водах навесні та на початку літа після злив. Пестициди виявлено майже у 50% досліджених проб ґрунтових вод, відібраних на території США.
Всього за даними Американського управління з охорони навколишнього середовища (Агентства з охорони Довкілля- ЕРА) та інших організацій США, понад 160 активних компонентів пестицидів відомі як канцерогени або підозрілі за канцерогенною дією.
Надають значну небезпеку для населення випадки екстремально високого забруднення питної води шкідливими речовинами техногенного походження. Зазвичай це відбувається за різних аварій.
Внаслідок аварії на Чорнобильській АЕС, що сталася у ніч з 25 на 26 квітня 1986 р., в Україні в небезпечному ступені вражена радіацією територія 2712 км2, яка повністю виключена з народногосподарського використання. Період розпаду деяких ізотопів сягає 130 років. Побічним результатом Чорнобильської катастрофистало забруднення водних джерел та, як наслідок, питної води радіоактивними ізотопами. Це призвело до дефіциту чистої природної йоди R зони катастрофи.
Забруднення шкідливими речовинами питної води централізованого водопостачання може відбуватися у разі порушення законодавства - у разі з'єднання відповідальними особами водопровідних мереж питного водопостачання з мережами, що подають не питну воду, тобто технічного чи промислового водопостачання. Наприклад 20 червня 1987 р. у м. Комунарську (нині м. Алчевськ Луганської області) у селищі Горького сталося значне забруднення питної водопровідної води нафтопродуктами. Рано-вранці з відкритих водопровідних кранів жителів полилася рідина, що представляє суміш води та маслянистих речовин. Внаслідок розслідування було встановлено факт з'єднання мереж питного водопостачання селища із системою оборотного водопостачання прокатної ділянки цеху товарів народного споживання металургійного комбінату. Працівники цього цеху з метою підживлення технологічної системи питною водою прямо (без розриву струменя) підключили водовід питної води до водопровідного вузла оборотного циклу системи охолодження нагрівальних печей і валків прокатних станів. У той же час для охолодження цих агрегатів використовувалася вода з відстійника, в якому накопичилася велика кількість нафтопродуктів. Було встановлено ідентичність нафтопродуктів, відібраних у відстійнику цеху і які у воді системи питного водопостачання. За фактом порушення міської СЕС винні були оштрафовані і відповідний матеріал направлений до прокуратури міста. Нормальне водопостачання селища було відновлено.
Вчені багатьох країн зайняті проблемами очищення забруднених вод, опріснення морської солоної води та пошуком нових джерел цілющої вологи. Є проекти буксирування антарктичних айсбергів до берегів Каліфорнії, Саудівської Аравіїта інших країн.
Американські фахівці виконали розрахунки, якими транспортування айсберга вагою близько 10 мільярдів тонн можуть здійснити шість буксирних суден. Така гора льоду може постачати прісну водувеликому регіону протягом року.
- Переміщенням наз-ся вектор, що з'єднує початкову і кінцеву точки траєкторії Вектор, що з'єднує початок і кінець шляху називається
- Траєкторія, довжина шляху, вектор переміщення Вектор, що з'єднує початкове положення
- Обчислення площі багатокутника за координатами його вершин Площа трикутника за координатами вершин формула
- Область допустимих значень (ОДЗ), теорія, приклади, рішення