Teknogene utslipp og påvirkninger
I forrige kapittel ble i hovedsak to store kategorier av menneskeskapte påvirkninger vurdert: a) endringer i landskap og integriteten til naturkomplekser og b) fjerning av naturressurser. Dette kapittelet er viet teknologisk forurensning av økosfæren og det menneskelige miljøet. Teknogen forurensning av miljøet er den mest åpenbare og hurtigvirkende negative årsakssammenhengen i økosfæresystemet: "økonomi, produksjon, teknologi, miljø." Det bestemmer en betydelig del av miljøintensiteten til teknosfæren og fører til forringelse av økologiske systemer, globale klimatiske og geokjemiske endringer og skade på mennesker. Hovedinnsatsen til anvendt økologi er rettet mot å forhindre forurensning av naturen og det menneskelige miljøet.
Ris. 6.1. Klassifisering av menneskeskapt miljøforurensning
Klassifisering av teknologiske påvirkninger, forårsaket av miljøforurensning inkluderer følgende hovedkategorier:
1. Materiale og energiegenskaper påvirkninger: mekaniske, fysiske (termiske, elektromagnetiske, stråling, akustiske), kjemiske, biologiske faktorer og midler og deres ulike kombinasjoner (fig. 6.1). I de fleste tilfeller er slike agenter utslipp(dvs. utslipp - utslipp, synker, stråling osv.) fra ulike tekniske kilder.
2. Kvantitative egenskaper påvirkning: styrke og grad av fare (intensitet av faktorer og effekter, masse, konsentrasjon, egenskaper av typen "dose-effekt", toksisitet, tillatelighet i henhold til miljø- og sanitærstandarder); romlige skalaer, prevalens (lokal, regional, global).
3. Tidsparametere og forskjeller i effekter etter arten av effektene: kortsiktig og langsiktig, vedvarende og ustabil, direkte og indirekte, med uttalte eller skjulte sporeffekter, reversible og irreversible, faktiske og potensielle; terskeleffekter.
4. Kategorier av påvirkningsobjekter: ulike levende mottakere (dvs. i stand til å oppfatte og reagere) - mennesker, dyr, planter; miljøkomponenter (miljø av bosetninger og lokaler, naturlandskap, jordoverflate, jord, vannforekomster, atmosfære, nær-jorden-rom); produkter og strukturer.
Innenfor hver av disse kategoriene er en viss rangering av den miljømessige betydningen av faktorer, egenskaper og objekter mulig. Generelt sett, når det gjelder arten og omfanget av nåværende påvirkninger, den mest betydningsfulle kjemisk forurensning, og den største potensielle trusselen kommer fra stråling. Når det gjelder innflytelsesobjektene, er i første omgang selvfølgelig personen. Nylig utgjør ikke bare veksten av forurensning, men også dens totale påvirkning, som ofte overstiger den endelige effekten av en enkel oppsummering av konsekvensene, en spesiell fare.
Fra et miljøsynspunkt er alle produkter fra teknosfæren som ikke er involvert i den biotiske syklusen forurensende stoffer. Selv de som er kjemisk inerte, siden de tar plass og blir ballasten til økotoper. Industriprodukter blir også forurensende over tid, og representerer "deponert avfall". I en snevrere forstand, materielle forurensninger - forurensninger(fra latin pollutio - soiling) - vurdere avfall og produkter som kan ha en mer eller mindre spesifikk negativ innvirkning på miljøkvaliteten eller direkte påvirke resipienter. Avhengig av hvilket medium - luft, vann eller jord - som er forurenset av visse stoffer, skilles de ut tilsvarende luftforurensninger, vannforurensninger og terraforurensninger.
Miljøforurensning refererer til utilsiktede, men åpenbare, lett gjenkjennelige miljøbrudd. De kommer i forgrunnen ikke bare fordi mange av dem er betydelige, men også fordi de er vanskelige å kontrollere og er fulle av uforutsette effekter. Noen av dem, for eksempel menneskeskapte CO 2 -utslipp eller termisk forurensning, er grunnleggende uunngåelige så lenge drivstoffenergi eksisterer.
Kvantifisere global forurensning. Omfanget av avfall i den globale menneskeskapte materialbalansen ble beskrevet i forrige kapittel. La oss huske at den totale massen av avfall fra den moderne menneskeheten og produkter fra teknosfæren er nesten 160 Gt/år, hvorav omtrent 10 Gt utgjør en masse produkter, dvs. "forsinket avgang".
Dermed, I gjennomsnitt står en innbygger på planeten for omtrent 26 tonn av alle menneskeskapte utslipp per år. 150 Gt avfall fordeler seg omtrent som følger: 45 Gt (30%) slippes ut i atmosfæren, 15 Gt (10%) slippes ut i vannforekomster, 90 Gt (60%) havner på jordoverflaten.
Disse utslippsvolumene er så store at selv små konsentrasjoner av giftige urenheter i dem kan utgjøre en enorm mengde. Ifølge ulike ekspertestimater, den totale massen av teknogene forurensninger klassifisert i forskjellige fareklasser varierer fra 1J5 til 1/8 Gt per år. de. ca. 250-300 kg for hver innbygger på jorden. Det er det det er minimum poengsum global kjemisk forurensning.
Kjemiskisering av teknosfæren har nå nådd en slik skala som i betydelig grad påvirker det geokjemiske utseendet til hele økosfæren. Den totale massen av produserte produkter og kjemisk aktivt avfall fra hele den kjemiske industrien i verden (sammen med tilhørende produksjon) oversteg 1,5 Gt/år. Nesten hele denne mengden kan tilskrives forurensninger. Men det er ikke bare den totale massen, men også antallet, variasjonen og toksisiteten til de mange stoffene som produseres. Verdens kjemiske nomenklatur inkluderer mer enn 10 7 kjemiske forbindelser; Hvert år øker antallet med flere tusen. Mer enn 100 tusen stoffer produseres og tilbys på markedet i merkbare mengder, omtrent 5 tusen stoffer produseres i masseskala. De aller fleste stoffene som produseres og brukes er imidlertid ikke vurdert med tanke på deres giftighet og miljøfarer.
Kilder til teknogene utslipp deles inn i organisert og uorganisert, stasjonær og mobil. Organisert kilder er utstyrt med spesielle enheter for fjerning av retningsbestemt utslipp (rør, ventilasjonssjakter, utløpskanaler og takrenner, etc.);
utslipp fra uorganisert kildene er vilkårlige. Kilder er også forskjellige i geometriske egenskaper (punkt, lineær, areal) og i driftsmodus - kontinuerlig, periodisk, burst.
Prosesser og teknologier. Kildene til den dominerende delen av kjemisk og termisk forurensning er termokjemiske prosesser i energi - brenselforbrenning og tilhørende termiske og kjemiske prosesser og lekkasjer. De viktigste reaksjonene som bestemmer utslippet av karbondioksid, vanndamp og varme (Q):
Kull: C + O 2 ¾® CO 2 og
Hydrokarboner: C n H m + (n + 0,25 m) O 2 ¾® nCO 2 + (0,5 m) H 2 O,
hvor Q = 102,2 (n + 0,25 m) + 44,4 (0,5 m) kJ/mol.
Tilknyttede reaksjoner som bestemmer utslipp av andre forurensninger er assosiert med innholdet av ulike urenheter i drivstoffet, med termisk oksidasjon av luftnitrogen og med sekundære reaksjoner allerede forekommer i miljøet. Alle disse reaksjonene følger med driften av termiske stasjoner, industriovner, forbrenningsmotorer, gassturbin- og jetmotorer, metallurgiprosesser og brenning av mineralske råvarer. Det største bidraget til energiavhengig miljøforurensning kommer fra termisk kraftteknikk og transport.
Ris. 6.2. Påvirkning av termisk kraftverk på miljøet
1 - kjele; 2 - rør; 3 - damprør; 4 - elektrisk generator;
5 - elektrisk transformatorstasjon; 6 - kondensator; 7 - vanninntak for kjøling av kondensatoren; 8 - vannforsyning til kjelen; 9 - kraftoverføringslinje;
10 - strømforbrukere; 11 - dam
Det generelle bildet av virkningen av et termisk kraftverk (TPP) på miljøet er vist i fig. 6.2. Når drivstoff forbrennes, blir hele massen til fast, flytende og gassformig avfall. Data om utslipp av de viktigste luftforurensningene under drift av termiske kraftverk er gitt i tabell. 6.1.
Tabell 6.1
Spesifikke utslipp til atmosfæren under drift av termiske kraftverk med en kapasitet på 1000 MW på forskjellige typer drivstoff, g/kW * time
Verdiområdet avhenger av kvaliteten på drivstoffet og typen forbrenningsenheter. Et kullkraftverk på 1000 MW, underlagt nøytralisering av 80 % svoveldioksid, slipper årlig ut 36 milliarder m3 avgasser til atmosfæren, 5000 tonn SO2, 10000 tonn NO x 3000 tonn støv- og røykpartikler, 100 millioner m3 damp, 360 tusen tonn aske og 5 millioner m 3 avløpsvann som inneholder urenheter fra 0,2 til 2 g/l. I gjennomsnitt slippes det ut ca. 150 kg forurensende stoffer i den termiske drivstoffindustrien per 1 tonn standard drivstoff. Totalt slipper stasjonære varme- og kraftkilder rundt om i verden rundt 700 millioner tonn forurensninger av ulike fareklasser per år, inkludert om lag 400 millioner tonn luftforurensninger.
Antall interne forbrenningsmotorer(ICE) i verden oversteg 1 milliard. Rundt 670 millioner av dem er bilmotorer. Det resterende beløpet gjelder andre typer transport, landbruksmaskiner, militært utstyr, små motorkjøretøyer og stasjonære forbrenningsmotorer. Mer enn 80 % av bilparken er personbiler. Av de 3,3 milliarder tonnene olje som i dag produseres i verden, brukes nesten 1,5 milliarder tonn (45%) av alle typer transport, inkludert 1,2 milliarder tonn av personbiler.
La oss vurdere metabolismen til en "gjennomsnittlig" personbil med en forgassermotor med et drivstofforbruk i blandet kjøremodus på 8 liter (6 kg) per 100 km. Med optimal motordrift er forbrenning av 1 kg bensin ledsaget av forbruket av 13,5 kg luft og utslippet av 14,5 kg avfallsstoffer. Sammensetningen deres gjenspeiles i tabellen. 6.2. De tilsvarende utslippene fra en dieselmotor er litt lavere. Generelt registreres opptil 200 individuelle stoffer i eksosen til en moderne bil. Den totale massen av forurensninger - i gjennomsnitt omtrent 270 g per 1 kg brent bensin - gir, i form av hele volumet av drivstoff som forbrukes av personbiler i verden, omtrent 340 millioner tonn en lignende beregning for all veitransport (pluss lastebiler, busser) vil øke dette tallet med minst 400 millioner tonn. Det bør også tas i betraktning at i praksis ved drift av kjøretøy, søl og lekkasjer av drivstoff og oljer, dannelse av metall, gummi og asfaltstøv. og skadelige aerosoler er svært viktige.
Tabell 6.2
Sammensetning av kjøretøyeksosgasser, volumprosent
Metallurgiske prosesser er basert på utvinning av metaller fra malm, hvor de hovedsakelig finnes i form av oksider eller sulfider, ved bruk av termiske og elektrolytiske reaksjoner. De mest typiske oppsummerende (forenklede) reaksjonene:
(jern) Fe 2 O 3 + 3C + O 2 . ¾®2Fe + CO + 2CO2;
(kobber) Cu 2S + O 2 ¾® 2Cu + SO 2;
(aluminium, elektrolyse) Al 2 O 3 + 2O ¾® 2A1 + CO + CO 2.
Teknologisk kjede i jernholdig metallurgi omfatter produksjon av pellets og agglomerater, koks, masovn, stålproduksjon, valsing, ferrolegering, støperi og andre hjelpeteknologier. Alle metallurgiske prosesser er ledsaget av intens miljøforurensning (tabell 6.3). Ved koksproduksjon frigjøres i tillegg aromatiske hydrokarboner, fenoler, ammoniakk, cyanider og en rekke andre stoffer. Jernmetallurgi bruker store mengder vann. Selv om industrielle behov dekkes 80 - 90 % gjennom resirkulering av vannforsyningssystemer, når inntaket av ferskvann og utslipp av forurenset avløpsvann svært store volumer, henholdsvis ca. 25 - 30 m 3 og 10 - 15 m 3 per 1 tonn full syklus produkter. Betydelige mengder suspenderte stoffer, sulfater, klorider og tungmetallforbindelser kommer inn i vannforekomster med avløpsvann.
Tabell 6.3
Gassutslipp (før rensing) av hovedstadiene av jernmetallurgi (uten koksproduksjon), i kg/t av det tilsvarende produktet
* kg/m metalloverflate
Ikke-jernholdig metallurgi, Til tross for de relativt mindre materialstrømmene i produksjonen, er den ikke dårligere enn jernmetallurgi når det gjelder total giftighet av utslipp. I tillegg til en stor mengde fast og flytende avfall som inneholder så farlige forurensninger som bly, kvikksølv, vanadium, kobber, krom, kadmium, tallium osv., frigjøres også mange luftforurensninger. Under metallurgisk bearbeiding av sulfidmalm og konsentrater dannes det en stor masse svoveldioksid. Dermed står om lag 95 % av alle skadelige gassutslipp fra Norilsk gruve- og metallurgiske anlegg for SO 2, og utnyttelsesgraden overstiger ikke 8 %.
Teknologier i den kjemiske industrien med alle dens grener (grunnleggende uorganisk kjemi, petrokjemisk kjemi, skogkjemi, organisk syntese, farmakologisk kjemi, mikrobiologisk industri, etc.) inneholder mange i hovedsak åpne materialsykluser. De viktigste kildene til skadelige utslipp er produksjonsprosessene av uorganiske syrer og alkalier, syntetisk gummi, mineralgjødsel, plantevernmidler, plast, fargestoffer, løsemidler, vaskemidler og oljesprekking. Listen over fast, flytende og gassformig avfall fra kjemisk industri er enorm både når det gjelder mengden av forurensninger og deres giftighet. I den russiske føderasjonens kjemiske kompleks genereres mer enn 10 millioner tonn farlig industriavfall årlig.
Ulike teknologier i produksjonsindustrien, først og fremst innen maskinteknikk, inkluderer et stort antall forskjellige termiske, kjemiske og mekaniske prosesser (støperi, smiing, maskinering, sveising og skjæring av metaller, montering, galvanisk, maling og lakkbehandling, etc.). De produserer et stort volum av skadelige utslipp som forurenser miljøet. Et merkbart bidrag til den generelle miljøforurensningen er også gitt av ulike prosesser som følger med utvinning og anrikning av mineralske råvarer og konstruksjon. Bidraget fra ulike industrisektorer til miljøforurensning er vist i fig. 6.3.
Landbruk og hverdagen til mennesker med eget avfall - rester og avfallsprodukter fra planter, dyr og mennesker - er i hovedsak ikke kilder til miljøforurensning, siden disse produktene kan inngå i det biotiske kretsløpet. Men for det første er moderne landbruksteknologier og kommunale tjenester preget av konsentrert utslipp av det meste av avfall, noe som fører til betydelige lokale overskridelser av tillatte konsentrasjoner av organisk materiale og fenomener som eutrofiering og forurensning av vannforekomster. For det andre, og enda mer alvorlig, er landbruket og hverdagslivet mellommenn og deltakere i spredning og distribusjon av en betydelig del av industriell forurensning i form av distribuerte utslippsstrømmer, rester av petroleumsprodukter, gjødsel, plantevernmidler og ulike brukte produkter, søppel - fra toalettpapir til forlatte gårder og byer.
Mellom alle miljøer er det en konstant utveksling av deler av forurensningene: en tung del av aerosoler, gass, røyk og støvurenheter fra atmosfæren faller ned på jordoverflaten og inn i vannforekomster, en del av det faste avfallet fra jordoverflaten. vaskes inn i vannmasser eller spres av luftstrømmer. Miljøforurensning påvirker mennesker direkte eller gjennom en biologisk kobling (fig. 6.4). I teknologiske strømmer av forurensninger er nøkkelplassen okkupert av transport av media - luft og vann.
Ris. 6.3. Relativt bidrag fra industrisektorer i Den russiske føderasjonen til miljøforurensning, % (1996)
A - utslipp av forurensninger til atmosfæren;
B - utslipp av forurenset avløpsvann
Ris. 6.4. Diagram over effekter av miljøforurensning
Luftforurensing
Sammensetning, mengde og fare for luftforurensninger. Av de 52 Gt globale menneskeskapte utslippene til atmosfæren kommer mer enn 90 % fra karbondioksid og vanndamp, som vanligvis ikke klassifiseres som forurensende stoffer (den spesielle rollen til CO 2 -utslipp er diskutert nedenfor). Menneskeskapte utslipp til luft teller titusenvis av enkeltstoffer. Imidlertid er de vanligste forurensningene med "høy tonnasje" relativt få i antall. Dette er ulike faste partikler (støv, røyk, sot), karbonmonoksid (CO), svoveldioksid (SO 2), nitrogenoksider (NO og NO 2), ulike flyktige hydrokarboner (CH x), fosforforbindelser, hydrogensulfid (H). 2S), ammoniakk (NH 3), klor (C1), hydrogenfluorid (HF). Mengdene av de fem første gruppene av stoffer fra denne listen, målt i titalls millioner tonn og sendt ut i luften rundt om i verden og Russland, er presentert i tabell. 6.4. Sammen med andre stoffer som ikke er oppført i tabellen, er den totale massen av utslipp fra alle organiserte kilder, hvis utslipp kan måles, om lag 800 millioner tonn Disse mengdene inkluderer ikke luftforurensning fra vinderosjon, skogbranner og vulkanutbrudd . Dette inkluderer heller ikke den delen av de skadelige stoffene som fanges opp ved hjelp av ulike midler for å rense avgasser.
Den største luftforurensningen er begrenset til industriregioner. Omtrent 90 % av utslippene kommer fra 10 % av landarealet og er hovedsakelig konsentrert til Nord-Amerika, Europa og Øst-Asia. Luftbassenget i store industribyer er spesielt sterkt forurenset, der menneskeskapte strømmer av varme og luftforurensninger, spesielt under ugunstige værforhold (høyt atmosfærisk trykk og termiske inversjoner), ofte skaper støvkupler og -fenomener stavelse - giftige blandinger av tåke, røyk, hydrokarboner og skadelige oksider. Slike situasjoner er ledsaget av sterke overskridelser av de maksimalt tillatte konsentrasjonene av mange luftforurensninger.
Tabell 6.4
Luftutslipp av de fem viktigste forurensningene i verden og i Russland (millioner tonn)
I følge statlige regnskapsdata, de totale utslippene av forurensninger på territoriet til Den russiske føderasjonen for 1991-1996. redusert med 36,3 %, som er en konsekvens av et produksjonsfall. Men nedgangen i utslippene er mindre enn nedgangen i produksjonen, og per enhet av BNP forblir utslippene til atmosfæren på samme nivå.
Mer enn 200 russiske byer, med en befolkning på 65 millioner mennesker, opplever konstante overskridelser av maksimalt tillatte konsentrasjoner av giftige stoffer. Innbyggere i 70 byer møter systematisk MPC-overskridelser på 10 ganger eller mer. Blant dem er byer som Moskva, St. Petersburg, Samara, Jekaterinburg, Chelyabinsk, Novosibirsk, Omsk, Kemerovo, Khabarovsk. I de listede byene kommer hovedbidraget til det totale volumet av utslipp av skadelige stoffer fra motortransport, for eksempel i Moskva er det 88%, i St. Petersburg - 71%. Den økonomiske regionen Ural er ledende når det gjelder brutto utslipp av forurensende stoffer til atmosfæren. Sammen med dette er Russland som helhet ikke hovedleverandøren av skadelige utslipp til atmosfæren, siden strømmen av luftforurensninger per innbygger og per enhetsareal i landet er betydelig lavere enn i USA og vesteuropeiske land. Men de er merkbart høyere per enhet av BNP. Dette indikerer høy ressursintensitet i produksjonen, utdaterte teknologier og utilstrekkelig bruk av utslippsbehandlingsmidler. Av de 25 tusen russiske bedriftene som forurenser atmosfæren, er bare 38% utstyrt med støv- og gassbehandlingsanlegg, hvorav 20% ikke fungerer eller fungerer ineffektivt. Dette er en av årsakene til de økte utslippene av noen små, men giftige miljøgifter - hydrokarboner og tungmetaller.
Russland har en ugunstig geografisk posisjon i forhold til grenseoverskridende transport av luftforurensninger. På grunn av overvekt av vestlige vinder kommer en betydelig andel av luftforurensningen i det europeiske territoriet til Russland (ER) fra aerogen transport fra landene i Vest- og Sentral-Europa og nabolandene. Omtrent 50 % av utenlandske svovelforbindelser og nitrogenoksider leveres til EPR av Ukraina, Polen, Tyskland og andre europeiske land.
Til integrert vurdering av tilstanden til luftbassenget Indeksen for total luftforurensning brukes:
(6.1)
hvor q i er den årlige gjennomsnittlige konsentrasjonen av i-ro-stoff i luften;
A i er farekoeffisienten i-ro for et stoff, det motsatte av den maksimalt tillatte konsentrasjonen av dette stoffet: A i = 1/maksimal konsentrasjon i;
C i er en koeffisient avhengig av stoffets fareklasse: C i er 1,5; 1,3; henholdsvis 1,0 og 0,85 for fareklasse 1, 2, 3 og 4 (kort informasjon om maksimalt tillatte konsentrasjoner og fareklasser for de viktigste luftforurensningene er gitt i vedlegg PZ).
I m er en forenklet indikator og er vanligvis beregnet for t = 5 - de viktigste konsentrasjonene av stoffer som bestemmer total luftforurensning. Disse fem inkluderer oftest stoffer som benzopyren, formaldehyd, fenol, ammoniakk, nitrogendioksid, karbondisulfid og støv. I m-indeksen varierer fra brøkdeler av én til 15-20 - ekstremt farlige nivåer av forurensning. I 1996 inkluderte listen over byer med høyest nivå av luftforurensning (I m > 14) 44 byer i Russland.
Jordens atmosfære har evnen til å rense seg selv fra forurensninger, takket være de fysisk-kjemiske og biologiske prosessene som skjer i den. Imidlertid har kraften til teknogene forurensningskilder økt så mye at det i det nedre laget av troposfæren, sammen med en lokal økning i konsentrasjonen av enkelte gasser og aerosoler, skjer globale endringer. Mennesket invaderer syklusen av stoffer balansert av biota, og øker kraftig utslippet av skadelige stoffer til atmosfæren, men sikrer ikke at de fjernes. Konsentrasjonen av en rekke menneskeskapte stoffer i atmosfæren (karbondioksid, metan, nitrogenoksider osv.) vokser raskt. Dette indikerer det Assimileringspotensialet til biota er nær utmattelse.
Teknogene oksider av svovel og nitrogen i atmosfæren. Sur nedbør. I følge en rekke indikatorer, først og fremst når det gjelder massen og utbredelsen av skadelige effekter, anses den atmosfæriske forurensningen nummer én. svoveldioksid. Det dannes ved oksidasjon av svovel som finnes i drivstoff eller i sulfidmalm. På grunn av økningen i kraften til høytemperaturprosesser, konverteringen av mange termiske kraftverk til gass og veksten av bilparken, øker utslippene nitrogenoksider, dannet under oksidasjon av atmosfærisk nitrogen. Inntreden i atmosfæren av store mengder SO 2 og nitrogenoksider fører til en merkbar reduksjon i pH i atmosfærisk nedbør. Dette skjer på grunn av sekundære reaksjoner i atmosfæren, noe som fører til dannelse av sterke syrer - svovelsyre og salpetersyre. Disse reaksjonene involverer oksygen og vanndamp, samt teknogene støvpartikler som katalysatorer:
2S02 + O2 + 2H20 ¾® 2H2S04;
4NO2 + 2H2O + O2¾®4HNO3.
En rekke mellomprodukter av disse reaksjonene vises også i atmosfæren. Oppløsningen av syrer i atmosfærisk fuktighet fører til nedbør "sur nedbør". pH av nedbøren i noen tilfeller synker med 2 - 2,5 enheter, dvs. i stedet for de normale 5,6 - 5,7 til 3,2 - 3,7. Det bør huskes at pH er den negative logaritmen av konsentrasjonen av hydrogenioner, og derfor er vann med pH = 3,7 hundre ganger mer "surere" enn vann med pH = 5,7. I industriområder og i områder med atmosfærisk transport av svovel- og nitrogenoksider varierer pH-verdien til regnvann fra 3 til 5. Sur nedbør er spesielt farlig i områder med sur jord og lav bufferkapasitet i naturlig vann. I Amerika og Eurasia er dette enorme territorier nord for 55° N breddegrad. Teknogen syre, i tillegg til sin direkte negative effekt på planter, dyr og mikroflora, øker mobiliteten og utvaskingen av jordkationer, fortrenger karbondioksid fra jordkarbonater og organisk materiale, og forsurer vannet i elver og innsjøer. Dette fører til ugunstige endringer i akvatiske økosystemer. De naturlige kompleksene i Sør-Canada og Nord-Europa har lenge følt effekten av sur nedbør.
Over store områder forringes barskog og faunaen til vannforekomster blir fattigere. På 70-tallet begynte laks og ørret å dø i elvene og innsjøene i Skottland og Skandinavia. Lignende fenomener forekommer i Russland, spesielt i Nordvest, i Ural og i Norilsk-regionen, hvor store områder med taiga og skog-tundra har blitt nesten livløse på grunn av svovelutslipp fra Norilsk-anlegget.
Ødeleggelse av ozonlaget. På 1970-tallet dukket det opp rapporter om regionale fall i stratosfærisk ozon. Den sesongmessige pulserende ozonhullet over Antarktis med et areal på mer enn 10 millioner km 2, hvor O 2 -innholdet sank med nesten 50 % i løpet av 80-tallet. Senere begynte "vandrende ozonhull", selv om de var mindre i størrelse og ikke med en så betydelig reduksjon, å bli observert om vinteren på den nordlige halvkule, i soner med vedvarende antisykloner - over Grønland, Nord-Canada og Yakutia. Gjennomsnittlig global nedgang for perioden fra 1980 til 1995 er estimert til 0,5-0,7 % per år.
Siden svekkelsen av ozonskjoldet er ekstremt farlig for all terrestrisk biota og for menneskers helse, vakte disse dataene stor oppmerksomhet fra forskere og deretter av hele samfunnet. Det er fremsatt en rekke hypoteser om årsakene til ozonnedbryting. De fleste eksperter er tilbøyelige til å tro det teknologisk opprinnelse ozonhull. Den mest underbyggede ideen er at hovedårsaken er inntreden i de øvre lagene av atmosfæren av teknogent klor og fluor, samt andre atomer og radikaler som ekstremt aktivt kan tilføre atomært oksygen, og dermed konkurrere med reaksjonen
O + O2¾® O3.
Ris. 6.5. Verdensproduksjon av klorfluorkarboner
Innføringen av aktive halogener i den øvre atmosfæren formidles av flyktige stoffer klorfluorkarboner(KFK) som freoner (blandede fluorklorider av metan og etan, for eksempel freon-12 - diklordifluormetan, CF 2 CI 2), som, som er inerte og ikke-giftige under normale forhold, går i oppløsning under påvirkning av kortbølget ultrafiolett stråler i stratosfæren. Etter å ha brutt seg fri, er hvert kloratom i stand til å ødelegge eller forhindre dannelsen av mange ozonmolekyler. Klorfluorkarboner har en rekke nyttige egenskaper som har ført til utbredt bruk i kjøleaggregater, klimaanlegg, aerosolbokser, brannslukningsapparater, etc. Siden 1950, verdensproduksjon
Ris. 6.6. Global oppvarmingsdata:
A - avvik fra gjennomsnittlig overflatelufttemperatur på 1900-tallet og prognose,
B - global trend i gjennomsnittstemperatur i andre halvdel av århundret
KFK økte årlig med 7 - 10 % (fig. 6.5) og utgjorde på 80-tallet ca. 1 million tonn. Deretter ble det vedtatt internasjonale avtaler som forplikter deltakerlandene til å redusere bruken av KFK. USA innførte et forbud mot bruk av CFC-aerosoler tilbake i 1978. Men utvidelsen av annen bruk av KFK har igjen ført til en økning i global produksjon. Industriens overgang til nye ozonbesparende teknologier er forbundet med store økonomiske kostnader. I løpet av de siste tiårene har det dukket opp andre, rent tekniske måter å introdusere aktive ozonødeleggere i stratosfæren: atomeksplosjoner i atmosfæren, utslipp fra supersoniske fly, oppskytinger av gjenbrukbare raketter og romfartøy. Det er imidlertid mulig at en del av den observerte svekkelsen av jordens ozonskjerm ikke er assosiert med menneskeskapte utslipp, men med sekulære svingninger i atmosfærens aerokjemiske egenskaper og uavhengige klimaendringer.
Drivhuseffekt og klimaendringer. Teknogen luftforurensning er til en viss grad relatert til klimaendringer. Vi snakker ikke bare om den helt åpenbare avhengigheten av mesoklimaet til industrisentre og deres omgivelser av termisk, støv og kjemisk luftforurensning, men også om det globale klimaet.
Siden slutten av 1800-tallet. til dags dato har det vært en tendens til at gjennomsnittstemperaturen i atmosfæren har økt (fig. 6.6); i løpet av de siste 50 årene har den økt med omtrent 0,7°C. Dette er på ingen måte lite, tatt i betraktning at bruttoøkningen i atmosfærens indre energi er veldig stor - ca 3000 EJ. Det er ikke assosiert med en økning i solkonstanten og avhenger bare av egenskapene til selve atmosfæren. Hovedfaktoren er en nedgang i atmosfærens spektrale transparens for langbølget tilbakestråling fra jordoverflaten, dvs. gevinst drivhuseffekt. Drivhuseffekten skapes av en økning i konsentrasjonen av en rekke gasser - CO 2, CO, CH 4, NO x, KFK osv., kalt drivhusgasser. Ifølge data som nylig ble utarbeidet av International Panel on Climate Change (IPCC), er det en ganske høy positiv korrelasjon mellom konsentrasjonen av klimagasser og avvik i den globale atmosfæriske temperaturen. For tiden er en betydelig del av klimagassutslippene av teknologisk opprinnelse. Dynamikken til deres gjennomsnittlige konsentrasjoner de siste 200 årene er vist i fig. 6.7.
Trender global oppvarming tillegges svært stor betydning. Spørsmålet om det vil skje eller ikke er ikke lenger verdt det. I følge eksperter fra World Meteorological Service vil den globale gjennomsnittstemperaturen i det neste århundre øke med en hastighet på 0,25 °C per 10 år ved dagens nivå av klimagassutslipp. Dens vekst ved slutten av det 21. århundre, i henhold til forskjellige scenarier (avhengig av vedtakelse av visse tiltak) kan variere fra 1,5 til 4 °C. På nordlige og midtre breddegrader vil oppvarmingen ha sterkere innvirkning enn ved ekvator. Det ser ut til at en slik temperaturøkning ikke burde skape mye bekymring. Dessuten virker mulig oppvarming i land med kaldt klima, som Russland, nesten ønskelig. Faktisk kan konsekvensene av klimaendringer være katastrofale. Global oppvarming vil føre til en betydelig omfordeling av nedbør på planeten. Nivået på verdenshavet på grunn av smeltende is kan stige med 30 - 40 cm innen 2050, og innen slutten av århundret - fra 60 til 100 cm. Dette vil skape en trussel om oversvømmelse av store kystområder.
Ris. 6.7. Endringer i klimagasskonsentrasjoner fra begynnelsen av den industrielle revolusjonen til i dag
CFC-11 - freoner, klorfluorkarboner
For Russlands territorium er den generelle trenden med klimaendringer preget av svak oppvarming, den gjennomsnittlige årlige lufttemperaturen fra 1891 til 1994. økt med 0,56°C. I perioden med instrumentelle observasjoner var de siste 15 årene de varmeste, og det varmeste året var 1999. De siste tre tiårene har det også vært merkbar tendens til nedgang i nedbør. En av de alarmerende konsekvensene av klimaendringer for Russland kan være ødeleggelsen av frossen jord. En økning i temperaturen i permafrostsonen med 2-3° vil føre til en endring i de bærende egenskapene til jord, noe som vil sette ulike strukturer og kommunikasjoner i fare. I tillegg vil reservene av CO 2 og metan som finnes i permafrost fra tint jord begynne å komme inn i atmosfæren, og forverre drivhuseffekten.
Sammen med slike prognoser er det også en viss tvil om den helt teknogene årsaken til klimaendringer. De er delvis basert på det faktum at endringer i global temperatur i løpet av den industrielle epoken fortsatt er innenfor rekkevidden av naturlige sekulære temperatursvingninger i fortiden, mens klimagassutslippene har langt overgått naturlige endringer.
Introduksjon………………………………………………………………………………………………3
Forurensning av vannbassenget og overvåking av hydrosfærens tilstand……5
Miljøforurensning………………………………………………...5
Konsekvenser av forurensning…………………………………………………………………………...9
Rengjøringstrinn………………………………………………………………...11
Konklusjon………………………………………………………………………………………..16
Referanser……………………………………………………………………….17
Introduksjon
Hydrosfæren er vannskallet på jorden, og representerer helheten av alle typer reservoarer, inkludert grunnvann. Vann er den eneste naturlige væsken som finnes på jordoverflaten i store mengder - 1386 millioner km 3, og den finnes ikke bare i hydrosfæren, men delvis i atmosfæren (0,001%) og litosfæren (1,72%).
Livet på jorden er hovedsakelig avhengig av ferskvann (2,5 % av totalt vann). Vannets rolle i alle livsprosesser er avgjørende. Planter inneholder 90 vekt% vann. Menneskekroppen består av 2/3 vann, takket være hvilken "transport" av alle stoffer i menneskekroppen skjer. Tap av 15 % av kroppens vannforsyning er farlig for menneskeliv. Blod er 80 % vann. Hovedårsaken til naturlig menneskelig død er dehydrering.
Alle vanntap i menneskekroppen erstattes med drikke og mat en person bruker omtrent 1 tonn vann per år; De aller fleste ferskvannsreserver er vanskelig tilgjengelige, 80 % av det er inneholdt i isdekker eller ligger på forskjellige dyp av jordskorpen (opptil 200 m). Den mest verdifulle delen av vannressursene (fornyet vann) finnes i elver, som er kilder til vannforsyning for befolkningen og industrien, energikilder og en fiskebase. Solenergi bringer vann inn i en konstant syklus, på grunn av hvilken vann i elver utveksles på 10-12 dager.
Imidlertid gjør den menneskeskapte faktoren sine egne "korreksjoner" både til vannfornyelsesregimene og til den konstante endringen i vannkvaliteten. Disse "korreksjonene" utgjør avfallstransport, og det meste av elvevannet som brukes blir returnert som avløpsvann.
Atmosfærisk forurensning, som har blitt storskala, har forårsaket skade på elver, innsjøer, reservoarer og jordsmonn. Forurensninger og produkter av deres transformasjoner når før eller senere jordoverflaten fra atmosfæren. Dette allerede store problemet forverres betydelig av det faktum at avfall renner direkte inn i vannforekomster og på bakken. Enorme områder med jordbruksareal er utsatt for ulike sprøytemidler og gjødsel, og deponiområdene vokser. Industribedrifter slipper avløpsvann direkte i elver. Avrenning fra åkre renner også ut i elver og innsjøer. Grunnvann, det viktigste reservoaret av ferskvann, er også forurenset. Forurensning av ferskvann og landboomeranger tilbake til mennesker i mat og drikkevann.
Vannforurensningog overvåking av hydrosfærens tilstand
VANNFORURENSNING er en miljøkriminalitet fastsatt i art. 250 i den russiske føderasjonens straffelov. Den objektive siden består av forurensning, tilstopping, utarming av overflate- eller undergrunnsvann, kilder til drikkevannsforsyning, eller andre endringer i deres naturlige egenskaper, dersom dette har medført betydelig skade på dyre- eller planteverdenen, fiskebestandene, skogbruket eller jordbruket. Avhengig av alvorlighetsgraden av konsekvensene og andre omstendigheter kan det anses som et administrativt lovbrudd.
Flere Norilsk Nikkel-bedrifter bryter vannlovgivningen ved å slippe ut skadelige stoffer i vannet. Rosprirodnadzor-spesialister kom til denne konklusjonen etter en inspeksjon av selskapets Polar Branch. Spesielt ble det oppdaget at industriavfall med høyt innhold av jern, nikkel, petroleumsprodukter, bly, kobber, klorider, nitrater, kalsium, magnesium, fosfater og sink helles i vannet.
1. Forurensning
Introduksjon av nye, ukarakteristiske fysiske, kjemiske og biologiske midler eller overskridelse av deres naturlige nivå.
Enhver kjemisk forurensning er utseendet til et kjemisk stoff på et sted som ikke er beregnet for det. Forurensning fra menneskelig aktivitet er hovedfaktoren i dens skadelige effekter på det naturlige miljøet. Kjemiske forurensninger kan forårsake akutt forgiftning, kroniske sykdommer, og har også kreftfremkallende og mutagene effekter. For eksempel kan tungmetaller samle seg i plante- og dyrevev, og forårsake toksiske effekter. Kilder til miljøforurensning inkluderer biprodukter fra tremasse- og papirindustrien, avfall fra metallurgisk industri og avgasser fra forbrenningsmotorer. Disse stoffene er svært giftige for mennesker og dyr selv i lave konsentrasjoner og forårsaker skade på lever, nyrer og immunsystem.
Sammen med miljøforurensning fra nye syntetiske stoffer kan store skader på natur og menneskers helse forårsakes av innblanding i naturlige sykluser av stoffer på grunn av aktiv produksjon og landbruksaktiviteter, samt generering av husholdningsavfall.
Sjøvann slutter også å være vann: mange kyster vaskes av en væske med en helt annen kjemisk sammensetning enn den sjøvannet hadde for flere tiår siden. Symptomer på nedbrytning av floraen og faunaen i verdenshavet har blitt lagt merke til av forskere på store dyp, til og med langt fra kysten. Men verdenshavet er livets vugge og "værfabrikken" over hele jorden. Hvis vi fortsetter å forurense den, vil det snart gjøre det umulig for liv å eksistere på planeten vår.
Vann er en nødvendig betingelse for liv på jorden. Forurensning av vannforekomster med forskjellig avfall kompliserer selvrenseprosesser, som sammen med mangel på ferskvann utgjør en trussel mot menneskers helse.
Vannforurensning kan ha skadelige effekter på menneskers helse på to måter:
Vannforurensning manifesterer seg i endringer i fysiske og organoleptiske egenskaper (nedsatt gjennomsiktighet, farge, lukt, smak), en økning i innholdet av sulfater, klorider, nitrater, giftige tungmetaller, en reduksjon i luftoksygen oppløst i vann, utseende av radioaktive elementer, patogene bakterier og andre forurensninger. Russland har et av de høyeste vannpotensialene i verden - hver innbygger i Russland står for over 30 000 m3/år vann. På grunn av forurensning eller tilstopping har imidlertid omtrent 70 % av russiske elver og innsjøer mistet kvaliteten som en kilde til drikkevannsforsyning, som et resultat av dette bruker omtrent halvparten av befolkningen forurenset vann av dårlig kvalitet.
Naturlige vannmasser er ikke et naturlig habitat for patogener. I motsetning til dette inneholder husholdningsavløpsvann alltid ulike mikroorganismer, hvorav noen kan være sykdomsfremkallende. Den potensielle faren for spredning av tarminfeksjoner med vann bedømmes av tilstedeværelsen i det av såkalte indikatormikroorganismer, først og fremst E. coli. I henhold til hygieniske standarder er tilstedeværelsen av ikke mer enn 3 E. coli i 1 liter drikkevann tillatt Det er bevist at etter at vann er desinfisert med klor, ultrafiolette stråler, ozon eller gammastråling når det inneholder omtrent tre E. coli per liter, inneholder vannet ikke lenger levedyktige mikrobielle patogener av abdominal tyfus, dysenteri og andre. Imidlertid er motstanden til patogene virus høyere enn for E. coli. For øyeblikket kan fullstendig tillit til desinfeksjon av drikkevann bare oppnås ved å koke det.
I vann som inneholder fekalt materiale, plante- eller dyrerester som kommer fra næringsmiddelindustribedrifter, papirfibre og celluloserester fra tremasse- og papirindustribedrifter, foregår nedbrytningsprosessene nesten identisk. Siden aerobe bakterier bruker oksygen, er det første resultatet av nedbrytningen av organiske rester en reduksjon i mengden oksygen som er oppløst i mottaksvannet. Det varierer avhengig av temperatur, og også til en viss grad av saltholdighet og trykk. Ferskvann ved 20°C og intensiv lufting inneholder 9,2 mg oppløst oksygen i en liter. Når vanntemperaturen øker, synker denne indikatoren, og når den avkjøles, øker den.
I små vassdrag med raske strømmer, hvor vannet er intensivt blandet, kompenserer oksygen som kommer fra atmosfæren for uttømmingen av dets reserver oppløst i vannet. Samtidig fordamper karbondioksid som dannes under nedbrytning av stoffer i avløpsvannet til atmosfæren. Dette reduserer perioden med negative effekter av organiske nedbrytningsprosesser. Omvendt, i vannmasser med svake strømmer, hvor vannet blandes sakte og er isolert fra atmosfæren, medfører en uunngåelig reduksjon i oksygeninnhold og en økning i karbondioksidkonsentrasjonen alvorlige endringer. Når oksygeninnholdet synker til et visst nivå, dør fisk og andre levende organismer begynner å dø, noe som igjen fører til en økning i volumet av nedbrytende organisk materiale.
De fleste fisk dør på grunn av forgiftning fra industri- og landbruksavløpsvann, men mange dør også av mangel på oksygen i vannet. Fisk, som alle levende ting, absorberer oksygen og frigjør karbondioksid. Hvis det er lite oksygen i vannet, men en høy konsentrasjon av karbondioksid, reduseres intensiteten av deres respirasjon (det er kjent at vann med høyt innhold av karbonsyre, dvs. karbondioksid oppløst i det, blir surt).
2. Konsekvenser av hydrosfæreforurensning.
Forurensning av akvatiske økosystemer utgjør en enorm fare for alle levende organismer og spesielt for mennesker. Det er fastslått at under påvirkning av forurensninger i ferskvannsøkosystemer er det en reduksjon i stabiliteten på grunn av forstyrrelse av matpyramiden og sammenbrudd av signalforbindelser i biocenose, mikrobiologisk forurensning, eutrofiering og andre ekstremt ugunstige prosesser. De reduserer veksthastigheten til vannlevende organismer, deres fruktbarhet, og fører i noen tilfeller til deres død. Prosessen med eutrofiering av vannforekomster er den mest studerte.
Eutrofiering– anrikning av reservoaret med næringsstoffer, stimulerer veksten av planteplankton. Som et resultat blir vannet grumsete, planter dør, konsentrasjonen av oppløst oksygen synker, og fisk og skalldyr som lever i dypet kveles. Denne naturlige prosessen, karakteristisk for hele planetens geologiske fortid, fortsetter vanligvis veldig sakte og gradvis, men de siste tiårene, på grunn av økt menneskeskapt påvirkning, har hastigheten på utviklingen økt kraftig.
Akselerert, eller såkalt menneskeskapt eutrofiering er assosiert med inntreden i vannforekomster av en betydelig mengde næringsstoffer - nitrogen, fosfor og andre elementer i form av gjødsel, vaskemidler, animalsk avfall, atmosfæriske aerosoler, etc. Ødeleggelsen av Østersjøen Sjø oppstår som et resultat av prosessen med eutrofisering (anrikningsreservoar med næringsstoffer som stimulerer veksten av planteplankton). Denne formen for forurensning er typisk for vannrom hvor vannet fornyes sakte. Dette er tilfellet med det nesten lukkede Østersjøen. Eutrofiering skjer når havet får for mye næringsstoffer. Disse stoffene, i dette tilfellet fosfor og nitrogen, som finnes i naturen, finnes også i gjødsel og husholdningskjemiske produkter. Alger assimilerer dem og begynner å formere seg raskt. En av konsekvensene av denne "eksplosive" reproduksjonen, som i økende grad observeres i sommermånedene, er at oksygen forsvinner fra dypt vann. Østersjøen har det uheldige ryktet om å være det mest forurensede havet på planeten. Skipstrafikken her er den tyngste i verden, og enkelte fiskearter fanget her, spesielt sild og laks, er forbudt å eksportere til EU. Prosessene med menneskeskapt eutrofisering dekker også mange store innsjøer i verden - De store amerikanske innsjøene, Balatonsjøen, Ladoga, Genève, etc., samt reservoarer og elveøkosystemer, først og fremst små elver.
I tillegg til overskuddet av næringsstoffer har også andre forurensninger en skadelig effekt på ferskvannsøkosystemer: tungmetaller (bly, kadmium, nikkel osv.), fenoler, overflateaktive stoffer osv. For eksempel vannorganismene i Baikalsjøen, som har tilpasset i prosessen med lang utvikling til et naturlig sett kjemiske forbindelser av innsjøens sideelver viste seg å være ute av stand til å behandle kjemiske forbindelser fremmede for naturlig vann (petroleumsprodukter, tungmetaller, salter).
Hastigheten for at forurensninger kommer inn i verdenshavene har økt kraftig de siste årene. Hvert år slippes opptil 300 milliarder m3 avløpsvann ut i havet, 90 % av dette er ikke forbehandlet.
Problemene med eutrofiering og mikrobiologisk forurensning av kysthavsoner blir stadig mer akutte. I denne forbindelse er det viktig å bestemme det tillatte menneskeskapte trykket på marine økosystemer og studere deres assimileringskapasitet som en integrert egenskap av en biogeocenoses evne til dynamisk å akkumulere og fjerne forurensninger.
Det mest alvorlige miljøproblemet er gjenoppretting av vanninnhold og renhet i små elver (dvs. elver som ikke er mer enn 100 km lange), det mest sårbare leddet i elveøkosystemer. De viste seg å være de mest utsatt for menneskeskapte påvirkninger. Dårlig økonomisk bruk av vannressurser og tilstøtende land har forårsaket utarming (og ofte forsvinning), grunning og forurensning. For tiden er tilstanden til små elver og innsjøer, spesielt i den europeiske delen av Russland, som et resultat av den kraftig økte menneskeskapte belastningen på dem, katastrofal. Småvassføringen er redusert med mer enn halvparten, og vannkvaliteten er utilfredsstillende. Mange av dem har helt opphørt å eksistere.
Rengjøringstrinn.
Et sanitært avløpssystem integrerer alle avløpsrør fra vasker, badekar osv. plassert i bygninger, akkurat som en trestamme forbinder alle sine grener. Fra bunnen av denne "stammen" strømmer en blanding av alt som har kommet inn i systemet - rått avløpsvann . Siden vi bruker enorme mengder vann for å fjerne små mengder avfall eller rett og slett helle det unødvendig, er det i primært avløpsvann omtrent 1000 deler vann for hver del av avfallet, dvs. de inneholder 99,9 % vann og 0,1 % avfall. Ved tilførsel av overvann øker fortynningen ytterligere. Men avfall eller forurensninger fra primæravløp er av stor betydning. De er delt inn i tre kategorier.
Søppel og sand. Søppel- dette er filler, plastposer og andre gjenstander som kommer inn i systemet fra toaletter eller gjennom stormavløp, hvis de ikke allerede er adskilt. TIL sand betinget inkluderer grus; De bringes hovedsakelig med stormavløp.
organisk materiale, eller kolloider. Dette er både levende organismer og ikke-levende organisk materiale av ekskrementer, matavfall og fibre av stoff og papir. Begrep kolloider betyr at dette materialet ikke legger seg, men vanligvis forblir suspendert i vannet.
Oppløste stoffer. Dette er hovedsakelig biogener, som nitrogen-, fosfor- og kaliumforbindelser fra avfallsprodukter, anriket med fosfater fra vaskemidler.
For at behandlingen skal være fullstendig, må vannbehandlingsanlegg eliminere alle navngitte kategorier av forurensninger. Søppel og sand fjernes på scenen forbehandling.
Kombinasjon hoved Og sekundær behandling lar deg bli kvitt kolloidalt materiale. Oppløste næringsstoffer elimineres ved hjelp av etterbehandling.
Det må også tas i betraktning at avløpsrensing i hvert enkelt tilfelle ikke nødvendigvis trenger å omfatte alle fire ledd. Oftest utfyller de hverandre avhengig av omstendighetene. Følgelig slipper de fortsatt bare ut rått avløpsvann i reservoarer noen steder, andre steder utfører de bare primærbehandling, noen steder utfører de sekundærbehandling, og bare noen få byer utfører ytterligere behandling av avløp.
Forrensing. Søppel kastes ved å lede det opprinnelige avløpsvannet gjennom bar rutenett, dvs. en rekke stenger plassert i en avstand på ca 2,5 cm fra hverandre. Avfallet samles deretter mekanisk opp fra risten og sendes til en spesiell forbrenningsovn. Vannet, renset for rusk, kommer inn i en beholder som ligner et svømmebasseng, hvor bevegelsen av vannet bremses så mye at sanden legger seg; det blir deretter mekanisk fjernet derfra og ført til et deponi.
Primær rengjøring. Etter forbehandling gjennomgår vannet primær rensing - det føres sakte gjennom store tanker kalt primære bunnfellingstanker. Her forblir hun nesten urørlig i flere timer. Dette gjør at de tyngste partiklene av organisk materiale, som utgjør 30-50 % av totalen, kan legge seg til bunnen, hvorfra de samles opp. Samtidig flyter fett- og oljeholdige stoffer opp til overflaten og skummes av som krem. Alt dette materialet kalles råslam. Vannet som forlater de primære bunnfellingstankene inneholder fortsatt 50-70 % urolige organiske kolloider og nesten alle oppløste næringsstoffer. Sekundær behandling innebærer å fjerne gjenværende organisk materiale, men ikke oppløste næringsstoffer.
Sekundær rengjøring. Denne rengjøringen kalles også biologiske, siden det involverer levende naturlige nedbrytere og detritivorer som forbruker organisk materiale og, i prosessen med respirasjon, omdanner det til vann og karbondioksid. To typer systemer er ofte brukt: sildrende biofiltre og aktivert slam. I systemer med drypp biofilter vann spruter og renner i bekker over et lag med steiner på størrelse med en knyttneve, hvis tykkelse er 2-3 m Organismer som ved et uhell vaskes bort fra biofiltre, blir senere eliminert fra vannet når det kommer inn i sekundære bunnfellingstanker, lik primær setning. tanker. Materialet som avsettes i dem behandles på samme måte som råslam. Etter å ha gjennomgått primærbehandling og drypp biofiltre, mister avløpsvann 85-90 % av organisk materiale. En annen metode for sekundær rensing blir stadig mer utbredt - aktivert slamsystem. I dette tilfellet kommer vannet etter første rensing inn i et reservoar som kan romme flere tilhengere parkert etter hverandre. En detrivorous blanding kalt aktivert slam tilsettes til vannet når det kommer inn i reservoaret. Når den beveger seg, skaper den et oksygenrikt miljø ideelt for utvikling av disse organismene. Når de spiser, reduseres mengden organisk materiale, inkludert patogene mikroorganismer. Når du forlater luftetanken, inneholder vannet mange detritivorer, så det sendes til sekundære bunnfellingstanker. Fordi organismer vanligvis akkumuleres i biter av detritus, er det relativt enkelt å bosette dem; sedimentet er det samme aktivert slam, som pumpes tilbake i luftetanken. Vann renses fra organisk materiale med 90-95%. Inntil de siste to tiårene har det ikke vært noe akutt behov for å gjennomføre ytterligere vannrensing etter sekundær vannbehandling. Etterpå ble vannet ganske enkelt desinfisert med blekemiddel og sluppet ut i naturlige reservoarer. Denne situasjonen råder fortsatt i dag. Men etter hvert som problemet med eutrofiering forverres, introduserer flere og flere byer et nytt stadium - etterbehandling, eliminere næringsstoffer.
Tilleggsbehandling. Etter sekundær rensing går vannet til etterbehandling, som eliminerer ett eller flere næringsstoffer. Det er mange måter å gjøre dette på. Vann kan renses 100 % ved destillasjon eller mikrofiltrering. Å rense en slik mengde vann ved å bruke metodene ovenfor er for bortkastet, så rimeligere metoder utvikles og implementeres for tiden. For eksempel kan fosfater elimineres ved å tilsette kalk (kalsiumioner) til vannet. Kalsium reagerer kjemisk med fosfat og danner uløselig kalsiumfosfat, som kan fjernes ved filtrering. Hvis overflødig fosfat er hovedårsaken til eutrofiering, er dette allerede nok. Med passende rensing er det mulig å sikre at det resulterende vannet er egnet til å drikkes.
Desinfeksjon. Uansett hvor grundig avløpsvannet behandles, desinfiseres det vanligvis ved klorering før det slippes ut i naturlige vannmasser for å ødelegge sykdomsfremkallende organismer som kan ha overlevd. Bruk av klorgass (Cl2) til dette formålet medfører visse miljøspørsmål som krever diskusjon. Det finnes sikrere desinfeksjonsmidler, som ozon (O3). Det er ekstremt ødeleggende for mikroorganismer og, som virker på dem, brytes ned til gassformig oksygen, noe som forbedrer vannkvaliteten. Men ozon er ikke bare giftig, men også eksplosivt. Det foreslås også å utsette vann for ultrafiolett eller annen stråling som dreper mikroorganismer, men som ikke har noen bivirkninger.
Konklusjon.
Vannsyklusen, denne lange bevegelsesveien, består av flere stadier: fordampning, skydannelse, nedbør, avrenning til bekker og elver, og igjen fordampning. Gjennom hele veien er vannet selv i stand til å rense seg fra forurensninger som kommer inn i det.
Teoretisk sett er vannressurser uuttømmelige, siden de med rasjonell bruk kontinuerlig fornyes i prosessen med vannets kretsløp i naturen. Selv i den siste tiden ble det antatt at det var så mye vann på jorden at folk, med unntak av noen tørre områder, ikke trengte å bekymre seg for å gå tom for det. Vannforbruket vokser imidlertid i en slik hastighet at menneskeheten i økende grad står overfor problemet med hvordan de skal møte fremtidige behov for det. I mange land og regioner i verden i dag er det allerede mangel på vannressurser, som øker hvert år.
Problemet med forurensning av landvann (elver, innsjøer, reservoarer, grunnvann) er nært knyttet til problemet med ferskvannsforsyning, derfor rettes spesiell oppmerksomhet til overvåking og overvåking av forurensningsnivået i vannforekomster. Økonomisk regulering av rasjonell bruk og vern av vann omfatter: planlegging og finansiering av tiltak for rasjonell bruk og vern av vann; sette grenser for vannbruk; etablere betalingsstandarder for vannbruk og vannforbruk; etablere betalingsstandarder for utslipp av forurensninger til vannforekomster; tilveiebringelse av skatt, kreditt og andre fordeler ved bruk av lavavfalls- og ikke-avfallsteknologier, utførelse av andre aktiviteter når de har en betydelig effekt innen rasjonell bruk og beskyttelse av vann; dekning av skader påført vannforekomster og menneskers helse på grunn av brudd på vannlovgivningen.
Litteratur
Yu.V. Novikov, Økologi, miljø og mennesker. 2000 s.320
A.N. Pavlov, V.M. Kirillov, Livssikkerhet og utsikter for miljøutvikling, 2002, s
Økologi. V.I.Korobkin, L.V.peredelsky, 2003 s.576
Ingeniørøkologi og miljøledelse / red. N.I.Ivanova og I.M.Fadina, Moskva 2001. s.528
1. Miljøforurensning.
2. Industriavfall.
3. Kjemicalisering av jordsmonn.
4. Kommunalt avfall.
1 Miljøforurensning
En viktig og uønsket konsekvens av teknogenese er miljøforurensning. Katastrofale miljøsituasjoner knyttet til miljøforurensning er typiske for mange land, inkludert vårt land. Miljøgeokjemiens rolle i å løse disse problemene er veldig stor.
Fra et geokjemisk synspunkt en endring i miljøets kjemiske egenskaper som ikke er knyttet til naturlige prosesser er forurensning. Fra et medisinsk og biologisk synspunkt Forurensning betyr utseende eller kvantitativ endring i visse egenskaper ved miljøet: fysiske (støy, stråling, elektromagnetiske felt, vibrasjoner) eller kjemiske (forurensninger), hvis manifestasjonsnivå kan ha en negativ effekt på levekårene. Med denne forståelsen kan forurensning skje ikke bare menneskeskapt, men også på grunn av naturlige årsaker (støvstormer, vulkanutbrudd, mineralforekomster, etc.). Kilden til forurensning kan forstås som en type menneskelig aktivitet (elektrisk produksjon, vannet grønnsakdyrking), samt spesifikke aktivitetsobjekter (fabrikk, deponi, transport) eller materialbærere av forurensninger (industriavfall, mineralgjødsel).
Et slående eksempel på miljøforurensning er den såkalte. "sur nedbør". De er assosiert med driften av svovelsyresuperfosfatanlegg, kobberraffinerier, kjelehus for statlige distriktskraftverk, termiske kraftverk, husholdningsovner, som slipper ut mye SO 2 til luften, samt med utslipp fra vulkaner. Svoveldioksid, når det oksideres og oppløses i nedbør, produserer svovelsyre. "Sur nedbør" øker antallet lungesykdommer, kompliserer jordbruket og ødelegger arkitektoniske monumenter. Transporten av SO 2 fra England og Tyskland med vind til Skandinavia førte til utryddelse av laks (fisken forsvant i de reservoarene hvis pH falt til 4). I den kanadiske provinsen Ontario har mer enn 148 innsjøer blitt livløse på grunn av sur nedbør som kommer fra USA. Det antas at i gjennomsnitt er omtrent 30 % av SO 4 2 nedbøren av teknologisk opprinnelse (i den tempererte sonen på den nordlige halvkule opptil 50 %). Sur nedbør er også typisk for visse regioner i Russland.
Teknogene prosesser kan systematiseres i henhold til ulike indikatorer: moduser (konstant, periodisk, katastrofal), belastningsmoduler på miljøet, utslippsvolumer, forurensningskilder, kjemisk sammensetning av utslipp, avløpsvann, etc.
De viktigste kildene til forurensning er ikke-resirkulert industri- og kommunalt avfall som inneholder giftige kjemiske elementer. Et trekk ved byer er overlappingen av forurensningsfelt fra ulike næringer og typer økonomisk aktivitet og dannelsen av multi-element teknogene geokjemiske anomalier i luft, snø, jord og vegetasjon, overflate- og grunnvann.
Menneskeskapt avfall deles inn i bevisst innsamlet og deponert avfall (flytende og fast), effluent (som kommer inn i miljøet i form av flytende strømmer som inneholder faste suspenderte partikler) og utslipp (spredning av forurensninger i atmosfæren i fast, flytende og gassform ).
Med hensikt samlet inn og deponert Avfall (flytende og fast) representerer den delen av menneskelig avfall som samles inn med det formål å graves ned på søppelfyllinger og deponeres på lagringsplasser for senere deponering. Ganske ofte refererer det generelle begrepet "avfall" spesifikt til lagret avfall.
Avløp – en del av det flytende avfallet som spres i miljøet. De består vanligvis av et dispergert medium (flytende fase av en løsning) og en dispergert fase (suspenderte stoffer). Svært ofte er den mest betydelige forurensningen assosiert med den spredte fasen.
Utslipp – en del av avfallet spres ut i atmosfæren. Utslippene er vanligvis tofasede og består av en luft-gassblanding og faste partikler (luftsuspensjon, støv, aerosoler).
Ved overvåking deles teknogent avfall inn i organisert- komme inn i miljøet gjennom spesielle enheter (rør, fakler, renseanlegg, slagglagringstanker, deponier) som kan kontrolleres og uorganisert(lekkasjer og utslipp av forurensninger i rørledningssystemer, avløpssystemer, ulykker, avfallstransport, etc.), som er vanskelig å kontrollere konstant.
En viktig del av geokjemisk miljøforurensning er identifisering og kvantifisering av forurensningskilder. Omfattende arbeid med geokjemisk analyse av forurensningskilder, spesielt konsentrasjonen av mikroelementer i avfall, ble utført av Yu.E. Sayet og hans stab.
Miljøforurensning er et tema som jevnlig diskuteres i nyhetene og i vitenskapelige kretser. Mange internasjonale organisasjoner er opprettet for å bekjempe forverring av naturlige forhold. Forskere har lenge slått alarm om uunngåeligheten av dette i nær fremtid.
For øyeblikket er mye kjent om miljøforurensning - et stort antall vitenskapelige artikler og bøker er skrevet, en rekke studier er utført. Men menneskeheten har gjort svært lite fremskritt i å løse problemet. Forurensning av naturen er fortsatt et viktig og presserende spørsmål, hvis utsettelse kan bli tragisk.
Historie om biosfæreforurensning
På grunn av den intensive industrialiseringen av samfunnet har miljøforurensning blitt spesielt akutt de siste tiårene. Til tross for dette faktum er naturlig forurensning et av de eldste problemene i menneskehetens historie. Selv i den primitive epoken begynte folk på barbarisk vis å ødelegge skoger, utrydde dyr og endre jordens landskap for å utvide sitt territorium og skaffe verdifulle ressurser.
Allerede da førte dette til klimaendringer og andre miljøproblemer. Veksten av planetens befolkning og utviklingen av sivilisasjoner ble ledsaget av økt gruvedrift, drenering av vannforekomster, samt kjemisk forurensning av biosfæren. Den industrielle revolusjonen markerte ikke bare en ny æra i sosial orden, men også en ny bølge av forurensning.
Med utviklingen av vitenskap og teknologi har forskere mottatt verktøy som gjør en nøyaktig og detaljert analyse av planetens økologiske tilstand mulig. Værmeldinger, overvåking av den kjemiske sammensetningen av luft, vann og jord, satellittdata, samt allestedsnærværende røykrør og oljesøl på vannet indikerer at problemet raskt forverres med utvidelsen av teknosfæren. Det er ikke for ingenting at menneskets fremvekst kalles den viktigste miljøkatastrofen.
Klassifisering av naturforurensning
Det er flere klassifiseringer av naturlig forurensning basert på deres kilde, retning og andre faktorer.
Så, følgende typer miljøforurensning skilles:
- Biologisk - kilden til forurensning er levende organismer den kan oppstå på grunn av naturlige årsaker eller som et resultat av menneskeskapte aktiviteter.
- Fysisk – fører til endringer i de tilsvarende egenskapene til miljøet. Fysisk forurensning inkluderer termisk, stråling, støy og andre.
- Kjemisk – en økning i innholdet av stoffer eller deres penetrasjon i miljøet. Fører til en endring i den normale kjemiske sammensetningen av ressurser.
- Mekanisk – forurensning av biosfæren med søppel.
I virkeligheten kan en type forurensning være ledsaget av en annen eller flere samtidig.
Det gassformige skallet på planeten er en integrert deltaker i naturlige prosesser, bestemmer den termiske bakgrunnen og klimaet på jorden, beskytter mot skadelig kosmisk stråling og påvirker relieffdannelsen.
Sammensetningen av atmosfæren har endret seg gjennom den historiske utviklingen av planeten. Dagens situasjon er slik at en del av volumet av gassskallet bestemmes av menneskelig økonomisk aktivitet. Sammensetningen av luften er heterogen og varierer avhengig av geografisk plassering - i industriområder og store byer er det et høyt nivå av skadelige urenheter.
- kjemiske anlegg;
- bedrifter i drivstoff- og energikomplekset;
- transportere.
Disse forurensningene forårsaker tilstedeværelsen av tungmetaller i atmosfæren, som bly, kvikksølv, krom og kobber. De er permanente komponenter av luft i industriområder.
Moderne kraftverk slipper ut hundrevis av tonn karbondioksid, samt sot, støv og aske, til atmosfæren hver dag.
Økningen i antall biler i befolkede områder har ført til en økning i konsentrasjonen av en rekke skadelige gasser i luften, som er en del av bileksosen. Anti-banke tilsetningsstoffer tilsatt transportdrivstoff frigjør store mengder bly. Biler produserer støv og aske, som forurenser ikke bare luften, men også jorda og legger seg på bakken.
Atmosfæren er også forurenset av svært giftige gasser som slippes ut av kjemisk industri. Avfall fra kjemiske anlegg, for eksempel nitrogen- og svoveloksider, er årsaken og er i stand til å reagere med komponenter i biosfæren for å danne andre farlige derivater.
Som et resultat av menneskelig aktivitet oppstår det regelmessig skogbranner, hvor kolossale mengder karbondioksid frigjøres.
Jord er et tynt lag av litosfæren, dannet som et resultat av naturlige faktorer, der de fleste utvekslingsprosessene mellom levende og ikke-levende systemer finner sted.
På grunn av utvinning av naturressurser, gruvedrift, bygging av bygninger, veier og flyplasser blir store jordområder ødelagt.
Irrasjonell menneskelig økonomisk aktivitet har forårsaket nedbrytningen av jordens fruktbare lag. Dens naturlige kjemiske sammensetning endres og mekanisk forurensning oppstår. Intensiv landbruksutvikling fører til betydelig arealtap. Hyppig pløying gjør dem sårbare for flom, saltholdighet og vind, noe som forårsaker jorderosjon.
Den rikelige bruken av gjødsel, insektmidler og kjemiske giftstoffer for å ødelegge skadedyr og fjerne ugress fører til frigjøring av giftige forbindelser som er unaturlige for det i jorda. Som et resultat av menneskeskapte aktiviteter oppstår kjemisk forurensning av landområder med tungmetaller og deres derivater. Det viktigste skadelige elementet er bly, så vel som dets forbindelser. Ved bearbeiding av blymalm frigjøres rundt 30 kilo metall fra hvert tonn. Bileksos som inneholder store mengder av dette metallet legger seg i jorda og forgifter organismene som lever i det. Utslipp av flytende avfall fra gruver forurenser bakken med sink, kobber og andre metaller.
Kraftverk, radioaktivt nedfall fra atomeksplosjoner og forskningssentre for studier av atomenergi fører til at radioaktive isotoper kommer inn i jorda, som deretter kommer inn i menneskekroppen med mat.
Metallreserver konsentrert i jordens tarmer forsvinner som en konsekvens av menneskelig produksjonsaktivitet. Deretter konsentrerer de seg i det øverste jordlaget. I gamle tider brukte mennesket 18 grunnstoffer som ble funnet i jordskorpen, og i dag - alle er kjent.
I dag er vannskallet på jorden mye mer forurenset enn man kan forestille seg. Oljeflekker og flasker som flyter på overflaten er akkurat det som kan sees. En betydelig del av forurensningene er i oppløst tilstand.
Vannødeleggelse kan forekomme naturlig. Som et resultat av gjørme og flom vaskes magnesium ut av den kontinentale jorda, som kommer inn i vannforekomster og skader fisk. Som et resultat av kjemiske transformasjoner trenger aluminium inn i ferskvann. Men naturlig forurensning utgjør en ubetydelig liten andel sammenlignet med menneskeskapt forurensning. På grunn av menneskelig skyld kommer følgende i vannet:
- overflateaktive midler;
- plantevernmidler;
- fosfater, nitrater og andre salter;
- medisiner;
- petroleumsprodukter;
- radioaktive isotoper.
Kilder til disse forurensningene inkluderer gårder, fiskeri, oljeplattformer, kraftverk, kjemiske anlegg og kloakk.
Sur nedbør, som også er et resultat av menneskelig aktivitet, løser opp jorda og vasker bort tungmetaller.
I tillegg til det kjemiske, er det det fysiske, nemlig termisk. Den største bruken av vann er i produksjon av elektrisitet. Termiske stasjoner bruker den til å kjøle turbiner, og den oppvarmede avfallsvæsken slippes ut i reservoarer.
Mekanisk forringelse av vannkvaliteten på grunn av husholdningsavfall i befolkede områder fører til reduksjon i leveområdene til levende vesener. Noen arter dør.
Forurenset vann er hovedårsaken til de fleste sykdommer. Som et resultat av væskeforgiftning dør mange levende vesener, havets økosystem lider, og det normale forløpet til naturlige prosesser blir forstyrret. Forurensningene kommer til slutt inn i menneskekroppen.
Anti-forurensning
For å unngå miljøkatastrofer må bekjempelse av fysisk forurensning være en toppprioritet. Problemet må løses på internasjonalt nivå, for naturen har ingen statsgrenser. For å hindre forurensning er det nødvendig å ilegge sanksjoner mot virksomheter som slipper avfall til miljøet, og ilegge store bøter for å plassere avfall på feil sted. Insentiver til å overholde miljøsikkerhetsstandarder kan også oppnås gjennom økonomiske metoder. Denne tilnærmingen har vist seg effektiv i noen land.
En lovende retning for å bekjempe forurensning er bruken av alternative energikilder. Bruk av solcellepaneler, hydrogenbrensel og andre energisparende teknologier vil redusere utslippet av giftige forbindelser til atmosfæren.
Andre metoder for å bekjempe forurensning inkluderer:
- bygging av behandlingsanlegg;
- opprettelse av nasjonalparker og reservater;
- øke mengden grøntareal;
- befolkningskontroll i tredje verdens land;
- tiltrekke offentlig oppmerksomhet til problemet.
Miljøforurensning er et globalt problem i stor skala, som bare kan løses med aktiv deltakelse fra alle som kaller planeten Jorden hjem, ellers vil en miljøkatastrofe være uunngåelig.