Раздел II. Экологическая гидрогеохимия Глава 8. Вода и жизнь. Экологические функции воды
Вопрос 13. Какова экологическая функция воды?
R взаимосвязь органической и неорганической материи;
£ поглощение углекислого газа и поддержание кислородного баланса;
£ создание гидрологического режима жизни на земле;
£ нет верного ответа.
Вопрос 14. Какая основная задача должна стоять во главе экологической политики государства?
£ Тактика экономического оздоровления страны;
£ Изучение сложившейся кризисной экологической обстановки в стране;
R Экологическое оздоровление страны с опережающим развитием природоохранной отрасли инфраструктурного характера, обеспечивающей устойчивый рост экономики;
£ Ликвидация последствий экологических катастроф, закрытие предприятий, загрязняющих окружающую среду.
Вопрос 15. Что входит в содержание норм – принципов природопользования?
R Целевое и рациональное использование ресурсов;
£ Несоблюдение экологических требований;
£ Невыполнение обусловленных договором мероприятий по охране ресурсов;
£ Все вышеперечисленное.
Вопрос 16. Как называются организмы, потребляющие готовые органические вещества, создаваемые продуцентами?
£ биомасса;
R консументы;
£ редуценты;
£ нет верного ответа.
Вопрос 17. Какой закон определяет правовые основы государственной политики в области охраны окружающей среды?
R Закон об охране окружающей среды;
£ Конституция РФ;
£ Земельный кодекс;
£ нет верного ответа.
Вопрос 18. Какая классификация экологических систем принята Хартией природы?
£ интегрированные, дифференцированные особо охраняемые;
£ внутренние, внешние, международные;
R естественные, модифицированные, трансформированные;
£ нет верного ответа
Вопрос 19. Какие нормативы качества относятся к вспомогательным?
£ Вредных химических выбросов;
£ Вредных физических воздействий;
£ Вредных биологических воздействий;
R Отраслевые, местные, региональные.
Вопрос 20. Что относится к объективным причинам истощения, загрязнения и разрушения природной среды?
£ Экологическое невежество;
£ Недостаток экологического воспитания;
£ Отсутствие организационно-правовой и экономической деятельности государства по охране окружающей среды;
R Потребительская психология человека по отношению к природе.
Вариант 18.
Вопрос 1. В чем суть концепции устойчивого развития?
R в проведении социально-экономической и эколого-ресурсной политики, которая обеспечила бы гармоничное развитие общества и биосферы;
£ в признании необходимости загрязнения природных объектов в результате антропогенной деятельности;
£ в повышении незащищенности личности в условиях углубляющегося экологического кризиса и усиливающегося негативного воздействия техногенной деятельности на природу.
£ нет верного ответа.
Вопрос 2. В чем суть закона незаменимости биосферы?
£ миграция химических элементов на земной поверхности и биосфере в целом осуществляется при непосредственном участии живого вещества;
£ жизнь развивается в результате постоянного обмена веществом и информацией на базе потока энергии в совокупном единстве среды и населяющих ее организмов;
R биосфера - это единственная система, обеспечивающая устойчивость среды обитания при любых возникающих возмущениях;
£ нет верного ответа.
Вопрос 3. Какие проблемы называются экологическими?
R Любые явления, связанные с нерациональным взаимодействием общества и окружающей среды;
£ Сбалансированность взаимоотношений человека с видами, популяциями и сообществами;
£ Экологическая регламентация хозяйственной деятельности;
£ Экологически оправданное воздействие на виды, популяции и экосистемы.
Вопрос 4. Что входит в содержание норм – принципов природопользования?
R Целевое и рациональное использование ресурсов;
£ Несоблюдение экологических требований;
£ Невыполнение обусловленных договором мероприятий по охране ресурсов;
£ Все вышеперечисленное.
Вопрос 5. В результате каких процессов земле угрожает заболачивание, подтопление, опустынивание?
£ в результате рекультивации земли;
£ в результате загрязнения земель химикатами;
Rв результате ветровой и водной эрозии почв;
£ нет верного ответа.
Вопрос 6. Какие формы имеет экологическая ответственность?
1. экономическую и социальную;
2. нормативную и экономическую;
R экономическую и юридическую;
4. нет верного ответа.
Вопрос 7. Какие особенности имеют результаты воздействия человека на окружающую среду?
R влияние во времени и проявление в пространстве;
£ влияние в пространстве и проявление во времени;
£ не имеют никаких особенностей;
£ нет верного ответа.
Вопрос 8. Окружающая природа - £ беспорядочное случайное сочетание живых существ; Rустойчивая организованная система, сложившуюся в процессе эволюции органического мира; £ Сбалансированная, созданная человеком, экосистема;£ нет верного ответа.
Вопрос 9. Граждане имеют право…
£ свободно и бесплатно пребывать в лесах;
Rсвободно и бесплатно пребывать в лесах и для собственных нужд осуществлять заготовку пищевых лесных ресурсов;
£ осуществлять заготовку древесных лесных ресурсов;
£ нет верного ответа.
Вопрос 10. Что представляет собой окружающая нас природа?
£ беспорядочное случайное сочетание живых существ;
R устойчивую организованную систему, сложившуюся в процессе эволюции органического мира;
£ сбалансированную созданную человеком экосистему.
£ нет верного ответа.
Вопрос 11. С чего начинается начальный этап эколого-экспертного процесса?
£ с разрешения споров;
R со сбора материала;
£ с составления заключения;
£ нет верного ответа.
Вопрос 12. От чего зависит степень общественной опасности экологического правонарушения?
R от объекта;
£ от вида и размера санкции;
£ от предмета;
£ нет верного ответа.
Вопрос 13. Экологическим кризисом является:
£ характеристика степени солнечной активности;
R напряженное состояние (конфликт) взаимоотношений между человечеством и природой;
£ условное деление шкалы землетрясений;
£ опасное загрязнение воздуха.
Вопрос 14. Основными загрязнителями Мирового океана являются:
£ неорганические вещества;
£ твердые промышленные отходы;
£ биологические отходы;
Rнефть и нефтепродукты.
Вопрос 15. Как называются организмы, потребляющие готовые органические вещества, создаваемые продуцентами?
£ биомасса;
R консументы;
£ редуценты;
£ нет верного ответа.
Вопрос 16. Что относится к объективным причинам истощения, загрязнения и разрушения природной среды?
£ Экологическое невежество;
£ Недостаток экологического воспитания;
£ Отсутствие организационно-правовой и экономической деятельности государства по охране окружающей среды;
R Потребительская психология человека по отношению к природе.
£ Экологизация только хозяйственной деятельности, исключая духовную и культурно-бытовую сферы;
£ отсутствие материальной заинтересованности в охране окружающей среды;
£ гуманизация охраны окружающей среды;
R нерациональное использование природных ресурсов.
Вопрос 18. Какой законодательный акт предусматривает охрану поверхностных и подземных вод от вредного воздействия человека и природных явлений, вызывающих изменения гидрологического режима земли?
£ Закон РФ о недрах;
£ Гражданский Кодекс РФ;
£ Лесной Кодекс РФ;
R Водный Кодекс РФ;
Вопрос 19. Термин экология впервые ввёл:
£ Аристотель;
R Геккель;
£ Дарвин;
£ Линней.
Вопрос 20. Понятия «окружающая среда» и «защита окружающей природной среды» соотносятся между собой как …
£ тождественные;
£ противоположные;
£ синонимы;
R целое и часть.
Вариант 19.
stydopedia.ru
15. Водная среда. Особенности водной среды и экологические области в водоеме.
16. Экологические группы гидробионтов, представители.
1. Нектон-совокупность активно передвигающихся животных, не им непосредственной связи с дном. Крупные животные, которые способны преодолевать большие расстояния, сильные течения имеют обтекаемую форму тела и развитые органы дыхания( ластоногие). В пресных- земноводные.
2. Планктон-совокупность организмов, которые не обладают способностью к быстрым передвижениям. Это мелкие животные- зоопланктон и растения- фитопланктон. Они могут располагаться над поверхностью воды, на глубине и придонном слое. Фитопланктон играет важную роль в жизни водоемов, т.к является основным продуцентом органического вещ-ва. Это диамантовые и зеленые водоросли. В пресных- сине-зеленые водоросли. Зоопланктон- рачки, простейшие.
3. Бентос- обитатели дна , которые медленно передвигаются по дну или роющие животные. Растения представлены бурыми, красными и зелеными водорослями
4. Нейстон- организмы, обитающие на поверхности воды.
5. Плейстон- организмы , у которых часть их находится над водой, а часть под.
17. Основные свойства водной среды. Температурный режим водоемов. Газовый режим водоемов. Соленость и кислотность водной среды.
Температурный режим водоемов более устойчив, чем на суше. Это связано с физическими свойствами воды, прежде всего высокой удельной теплоемкостью, благодаря которой получение или отдача значительного количества тепла не вызывает слишком резких изменений температуры. Амплитуда годовых колебаний температуры в верхних слоях океана не более 10–15 °C, в континентальных водоемах – 30–35 °C. Глубокие слои воды отличаются постоянством температуры. В экваториальных водах среднегодовая температура поверхностных слоев +(26–27) °С, в полярных – около 0 °C и ниже. В горячих наземных источниках температура воды может приближаться к +100 °C, а в подводных гейзерах при высоком давлении на дне океана зарегистрирована температура +380 °C.
Таким образом, в водоемах существует довольно значительное разнообразие температурных условий. Между верхними слоями воды с выраженными в них сезонными колебаниями температуры и нижними, где тепловой режим постоянен, существует зона температурного скачка, или термоклина. Термоклин резче выражен в теплых морях, где сильнее перепад температуры наружных и глубинных вод.
Газовый режим. В насыщенной кислородом воде содержание его не превышает 10 мл в 1 л, это в 21 раз ниже, чем в атмосфере. Поэтому условия дыхания гидробионтов значительно усложнены. Кислород поступает в воду в основном за счет фотосинтетической деятельности водорослей и диффузии из воздуха. Поэтому верхние слои водной толщи, как правило, богаче этим газом, чем нижние. С повышением температуры и солености воды концентрация в ней кислорода понижается. В слоях, сильно заселенных животными и бактериями, может создаваться резкий дефицит О2 из-за усиленного его потребления. Среди водных обитателей много видов, способных переносить широкие колебания содержания кислорода в воде, вплоть до почти полного его отсутствия (эвриоксибионты – «окси» – кислород, «бионт» – обитатель). К ним относятся, например, пресноводные олигохеты , брюхоногие моллюски . Среди рыб очень слабое насыщение воды кислородом могут выдерживать сазан, линь, караси. Вместе с тем ряд видов стеноксибионтны – они могут существовать лишь при достаточно высоком насыщении воды кислородом (радужная форель, кумжа, гольян, ресничный червь , личинки поденок, веснянок и др.). Многие виды способны при недостатке кислорода впадать в неактивное состояние – аноксибиоз – и таким образом переживать неблагоприятный период.
Большинство водных обитателей пойкилосмотичны: осмотическое давление в их теле зависит от солености окружающей воды. Поэтому для гидробионтов основной способ поддерживать свой солевой баланс – это избегать местообитаний с неподходящей соленостью. Пресноводные формы не могут существовать в морях, морские – не переносят опреснения. Если соленость воды подвержена изменениям, животные перемещаются в поисках благоприятной среды. Многие пойкилосмотические виды переходят к неактивному состоянию – анабиозу в результате дефицита воды в теле при возрастании солености. Это свойственно видам, обитающим в лужах морской воды и на литорали: коловраткам, жгутиковым, инфузориям, некоторым рачкам, черноморским полихетам и др. Солевой анабиоз– средство переживать неблагоприятные периоды в условиях переменной солености воды.
Кислотность воды определяется содержанием катионов водорода и анионов гидроксила. Её величина высчитывается особым способом (она ещё называется водным показателем) и измеряется в условных единицах. Сокращённо она называется рН. Кислотность водопроводной и проточной воды примерно равна 7. Классифицировать её можно следующим образом:
Вода рН
Сильнокислая 1—3
Кислая 3—5
Слабокислая 5—6
Очень слабокислая 6—7
Нейтральная 7
Очень слабощелочная 7—8
Слабощелочная 8—9
Щелочная 9—10
Сильнощелочная 10—14
Эти показатели даны при температуре 25°С. При другой температуре величина кислотности 7 уже не будет являться показателем нейтральной воды. Кислотность крайне нестабильна, колеблется даже в течение суток.
studfiles.net
|
Поиск Лекций
Лекция № 5 тема: Гигиеническое и экологическое значение воды.Все водные запасы на Земле объединены понятием «гидросфера», она имеет огромное значение для жизни и здоровья человечества. Гидросфера регулирует климат планеты, обеспечивает хозяйственную и промышленную деятельность людей, входит в состав всех живых организмов, населяющих Землю, выполняя в нем роль структурного компонента, растворителя и переносчика питательных веществ. Вода участвует в биохимических процессах, регулирует теплообмен с окружающей средой. Наряду с обеспечением физиологических функций организма вода имеет важнейшее санитарно-гигиеническое значение. Вместе с другими факторами вода формирует поверхность Земли, разрушает горные породы, создает почву, меняет ландшафт. Климат и погода всех регионов земного шара во многом определяется наличием водных пространств и водяного пара в атмосфере. Согласно оценкам специалистов, общие запасы воды на планете составляют приблизительно 1386 млн км3. 97,5% этих запасов составляет вода соленая и минеральная. На мировой океан приходится 96,5% водной массы. Объем же пресных вод куда меньше, он составляет 2,5% общих запасов воды на Земле (3,5 млн км3). Из этих 85% сосредоточенно в ледниках и снежном покрове, из них основные запасы находятся в Антарктиде. Физиологическое значение воды. Человеческое тело состоит до 70 % из воды. В костях ее содержится 22%, в жировой ткани - 30, в печени - 70, в мышце сердца - 79, в почках - 83, в стекловидном теле - 99%. Вода составляет основу крови, лимфы, секретов и экскретов организма. Она участвует в выведении шлаков и токсических веществ с потом, слюной, мочой и калом. И поэтому даже небольшая потеря воды приводит к серьезным нарушениям деятельности организма. Потеря воды до 10% ведет к слабости, тремору конечностей, проявлениям беспокойства. Потеря 20-25% уже гибельна для организма, так как все обменные реакции, пищеварение, синтез клеток происходят только в водной среде. Велика роль воды и в терморегуляции организма. При испарении пота человек теряет около 30% тепловой энергии. В сутки человек должен употреблять в среднем до 2,5 л жидкости. Без пищи, но с водой можно прожить до 2 месяцев. Без воды - несколько дней. Не менее важна и гигиеническая роль воды в жизни человека. Для санитарных и хозяйственно-бытовых целей используется большое количество воды, что способствует развитию гигиенических навыков - уход за телом, поддержание в чистоте предметов обихода и пр., вода также необходима для поддержания санитарного состояния лечебно-профилактических учреждений, предприятий пищевой промышленности, общественного питания, жилищ. Нормы хозяйственно-питьевого водопотребления для населенных пунктов приведены в таблице:
При среднем расходе воды для питьевых и хозяйственно бытовых нужд, без учета промышленного потребления, равном 272 л на одного жителя России сутки, в Москве этот показатель составляет700 л, в Санкт - Петербурге -400, в Челябинской области - 364, Саратовской - 367, Новосибирской - 364, Магаданской - 359, в Камчатской - 353 л. В то же время население целого ряда городов и районов республик Калмыкии, Мордовии, Марий - Эл, а также Оренбургской, Архангельской, Ярославской, Волгоградской, Курганской, Кемеровской областей испытывает постоянный дефицит питьевой воды. В странах мира расход воды на 1 жителя в сутки для питьевых и хозяйственно- бытовых нужд составляет: в Манчестере, Мюнхене - 200 л, в Глазго, Хельсинки - 25 л. Лишь в Риме водопотребление равно 1000 л на человека в сутки. Это объясняется большим количеством фонтанов и водоемов в городе. Роль водного фактора в возникновении заболевании (эпидемиологическое значение воды). Нарушение санитарных правил при организации поставки воды и эксплуатации водопровода может стать причиной возникновения инфекционных заболеваний. Через воду передаются холера, брюшной тиф, дизентерия, сальмонеллез, вирусный гепатит А, гельминтозы и другие инфекционные заболевания. По данным ВОЗ, количество людей, имеющих хронические заболевания в связи с использованием загрязненной воды, приближается в мире к 2 млрд человек. Ежегодно от этого умирает около 5 млн человек. Ежегодно в России регистрируется более 100 вспышек дизентерии, брюшного тифа и вирусного гепатита А. Холера относится к особо опасным инфекциям. За последние 12 лет было зарегистрировано две вспышки холеры, связанные с водой. С числом пострадавших от 8 до 39 человек: в Ставропольском крае (1990 г) и в Республике Дагестан (1998 г). Значение природного минерального состава воды. В природных условиях вода в чистом виде почти не встречается. В воде находятся такие элементы как натрий, кальций, магний, углерод, сера, азот. В незначительном количестве цинк, свинец, молибден, мышьяк, фтор, йод и другие микроэлементы. В природе в разных регионах существует «жесткая» и «мягкая» вода. «Жесткая» вода содержит большое количество кальция, магния, лития, селена и другие минеральных элементов. «Мягкая» вода бедна ими, но содержит много натрия. Для здоровья вредна та и другая вода. Вода с повышенной минерализацией отрицательно влияет на секреторную деятельность желудка, нарушает водно-солевое равновесие в организме, хуже утоляет жажду. Избыточное поступление с водой хлоридов, особенно хлоридов натрия, вызывает угнетение желудочной секреции, уменьшение диуреза, повышение кровяного давления. Высокое содержание в питьевой воде сульфатов обусловливает нарушение водно-солевого обмена, вызывает диспепсические явления. Особое внимание следует уделять наличию таких элементов, как фтор, молибден, стронций, уран, ртуть, йод и другие, избыток или недостаток которых в воде позволяет объяснять причины возникновения эндемических заболевании человека (эндемическое значение воды). Это заболевания неинфекционной природы, связаны с химическим составом воды. При содержании фтора в воде более 1,5 мг/л может развиться флюороз, менее 0,7 мг/л - кариес зубов. Особенно характерен недостаток этого элемента для поверхностных источников питьевого водоснабжения на территориях Архангельской, Ленинградской, Омской областей. Чрезмерное содержание в воде молибдена приводит к увеличению мочевой кислоты в крови и моче, патоморфологическим изменениям внутренних органов. Йод - важнейший галоген, усиливает окислительные процессы, изменяет течение ферментативных процессов. В организме часть йода сосредоточена в щитовидной железе и мышцах. У населения, проживающего в биогеохимической провинции с недостаточным содержанием йода (Омская область) в почве и в воде, наблюдается развитие гипофункции щитовидной железы, ее компенсаторное увеличение (эндемический зоб). В более тяжелых случаях происходят задержка роста, физического и умственного развития, расстройство координации движении, возникают косноязычие, глухота, психическая отсталость. Необходимая суточная норма йода для человека 200-220 мкг. С водой в нормальных условиях, как правило, поступает в организм около 120мкг. В биогеохимических провинциях с повышенным содержанием стронция в водах у детей выявляются нарушения развития костной ткани, проявляющейся в задержке развития зубов, удлинение сроков зарастания родничков; при тяжелых случаях отмечаются изменения в тазобедренных суставах, искривление позвоночников. Ранним признаком является короткопалость с симметрично деформированными и утолщенными суставами. Заболевание получило название уровской болезни или Кашина-бека. Патология объясняется конкурентными отношениями стронция и кальция в организме. Ртуть - токсический элемент и наличие ее в воде вызывает нервно-психические заболевания, разрушает костный мозг, уменьшает массу тела, омертвляет печень и другие органы; приводит к болезни Минамата, для которой характерно поражение центральной нервной системы. Избыточные количества нитратов в питьевой воде вызывают у детей раннего возраста, находящихся на искусственном вскармливании, водно-нитратную метгемоглобинемию. Клинические симптомы метгемоглобинемии обусловлены кислородным голоданием вследствие присоединения нитратов к гемоглобину и образованию метгемоглобина. Заболевание развивается при концентрациях нитратов выше 45мг/л. Экологическая роль воды заключается в том, что вода необходима животным и растениям, а также для пополнения водоемов и очищения атмосферного воздуха от загрязняющих веществ. Источники водоснабжения. Все источники воды с гигиенической точки зрения, а также по происхождению и локализации можно разделить на три группы: подземные, поверхностные, атмосферные. Источниками централизованного водоснабжения служат поверхностные воды их доля составляет 68% и подземные - 32%. Атмосферные воды (снег, дождевая вода) для хозяйственно-питьевого водоснабжения используются только в маловодных районах, в Заполярье и на Юге. Эта вода слабо минерализована, очень мягкая, содержит мало органических веществ и свобода от патогенных микроорганизмов. Подземные воды, располагаясь под землей, образуют в зависимости от залегания несколько водоносных горизонтов. Грунтовые воды прозрачны, имеют невысокую цветность, благодаря их доступности широко используются в сельских местностях путем устройства колодцев. Грунтовые воды могут проникать в область между двумя слоями породы - такие воды называютсямежпластовыми. Вода на этих уровнях может заполнить все пространство, и если пробурить кровлю, то вода может подняться на поверхность земли, а иногда даже изливается фонтаном. Такую воду называют артезианской. Межпластовые воды представляют лучший источник водоснабжения для водопроводов небольшой и средней мощности. Они свободны от бактерий и могут использоваться для питьевого водоснабжения, не подвергаясь обеззараживанию. Подземные воды могут, самостоятельно, выходит на поверхность земли. Это - родники. Открытые водоемы - это озера, речки, ручьи, каналы и водохранилища. Все они подвержены загрязнению атмосферными осадками, талыми и дождевыми водами, стекающими с поверхности земли, спуском бытовых и промышленных сточных вод. Поверхностные воды обычно мягкие и слабо минерализованные. Для них характерно изменение качества воды в зависимости от сезона (таяние снегов, ливневые воды). Санитарные правила предлагают выбирать источники водоснабжения в следующем порядке: 1.Межпластовые напорные (артезианские) воды. 2.Межпластовые напорные воды. 3.Грунтовые воды. 4.Открытые водоемы. Зоны санитарной охраны.Зона санитарной охраны - это специальная выделенная территория, связанная с источником водоснабжения и водозаборными сооружениями. Зона санитарной охраны устанавливаются в составе трех поясов. Первый пояс (зона строгого режима), назначение которого - защита места водозабора от загрязнения, в том числе умышленного.Для поверхностных источников должны быть границы: вверх по течению - не менее 200м, по берегу - не менее 100м, вниз по течению - не менее 100м. Зона первого пояса должна быть ограждена; не допускаются посторонние. На территории запрещается проживание, строительство, стирка белья, купание, рыбная ловля, катание на лодках. Второй и третий пояс - зона ограничения. Определяются расчетным методом - пробегом воды. На территории второго и третьего поясов зоны санитарной охраны запрещается разработка полезных ископаемых, размещение кладбищ и животноводческих ферм и др. Каждый водоем - это сложная система, где обитают растения, микроорганизмы, которые постоянно размножаются и отмирают, что обеспечивает самоочищение водоемов.Факторы самоочищения делятся на группы: физические - разбавление, растворение и перемешивание поступающих загрязнений, осаждение в воде нерастворимых осадков и микроорганизмов. Понижение температуры воды сдерживает процесс самоочищения, а ультрафиолетовое излучения и повышение температуры воды ускоряют этот процесс,химические - окисление органических и неорганических веществ. Методы улучшения качества питьевой воды.Методы обработки воды, с помощью которых качество воды источников водоснабжения доводится до соответствия требованиями СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества», подразделяются на основные и специальные. Основными способами являются осветление, обесцвечивание, обеззараживание. Под осветлением и обесцвечиванием понимается устранение из воды взвешенных веществ и окрашенных коллоидов (в основном гумусовых веществ). Этапы: коагуляция, отстаивание, фильтрация. Путем обеззараживания устраняют содержащиеся в воде водоисточника инфекционные агенты- бактерии, вирусы и другие. В тех случаях, когда применение только основных способов недостаточно, используют специальные методы очистки (обезжелезивание, обесфторивание, обессоливание и др.), а также введение некоторых необходимых для организма человека веществ - фторирование, минерализация обессоленных и маломинерализованных вод. Методы обеззараживания воды подразделяются на химические (хлорирование, озонирование, использование серебра) и физические (кипячение, ультрафиолетовое облучение, облучение гамма-лучами и др.). В настоящее время самым распространенным методом, который используется для обеззараживания воды на водопроводных станциях, является первичное хлорирование. В настоящее время этим методом обеззараживается 98,6% воды. Причина этого заключения в повышенной эффективности обеззараживания воды и экономичности технологического процесса. Однако все большее распространение получает метод озонирования, который в комбинации с хлорированием дает хорошие результаты по улучшению качества воды. По окончании процесса связывания хлора содержащимися в воде веществами и бактериями в воде появляется остаточный активный хлор. Его появление, является свидетельством завершения процесса хлорирования. Присутствие в воде, подаваемой в водопроводную сеть, остаточного активированного хлора в концентрации 0,3-0,5 мг/л является гарантией эффективности обеззараживания. Неудовлетворительное санитарно-техническое состояние водопроводных сооружений и сетей является причиной вторичного загрязнения питьевой воды при транспортировании по разводящей системе, прежде всего в результате аварий, являющихся причиной вспышек инфекционных заболеваний. В 2010г. по поручению Президента и Правительства Российской Федерации утверждена Федеральная целевая программа «Чистая вода» на 2011-2017 годы, целью которой является обеспечение населения питьевой воды, соответствующей требованиям безопасности и безвредности, установленным санитарно-эпидемиологическими правилами.Природа защищается от загрязнений. Во всех частях биосферы идут процессы самоочищения - абиотические и биотические. В водоемах действуют абиотические факторы: а) физические - разбавление и смешивание с основной массой воды; б) механические процессы - осаждение нерастворимых взвешенных веществ; в) физические - разрушение под влиянием солнечной радиации и температуры и г) химические - растворение, нейтрализация кислых вод щелочными и наоборот, окисление кислородом и др. При повышении температуры в присутствии УФЛ эти процессы ускоряются.Биотические процессы реализуются под влиянием продуцентов, консументов и редуцентов. Продуценты -растения, ряска, микроскопические водоросли, называемые фитопланктоном, выделяют на солнечном свету кислород и поглощают углекислый газ. Консументы- микроскопические туфельки, инфузории, рыбы и животные; чем чище водоем, тем богаче в нем флора и фауна. Редуценты- это бентосные растения и сапрофитные микроорганизмы. Они «трудятся» без света в придонном иле, где и переваривают с помощью своих ферментов загрязнения и все органические осадки, оседающие на дно.
|
|
Раздел II. Экологическая гидрогеохимия Глава 8. Вода и жизнь
Вода в живых организмах. «Жизнь – это одушевленная вода». Такие слова профессора Дюбуа, сказанные еще в конце ХIХ века, являются ключевыми для понимания роли воды в жизни биосферы. Жизнь и вода тесно связаны между собой, поскольку без воды жизнь невозможна. Организм представляет собой жидкие, полужидкие водные и коллоидные системы. Содержание воды в живых организмах обычно превышает 65-70 %.Через них в течение года проходит такая масса воды, которая во много раз превышает их собственный вес. Отсюда следуют два важных вывода: 1) в каждый данный момент общая масса воды в биосфере достигает 1018 – 1019 граммов, что составляет примерно сотые доли процента веса земной коры мощностью 20 км или сотые доли процента от веса воды в Мировом океане; 2) через живые организмы в течение нескольких сотен лет проходит объем воды равный таковому в Мировом океане.
Биофильные элементы. Вода в организме находится преимущественно в жидкой, а также в газообразной фазах. Водно-коллоидные системы, циркулирующие в живых организмах, имеют сложный химический состав. Так, у многих представителей животного мира химический состав водных растворов близок к таковому в морских бассейнах. Возможно, это свидетельствует о том, что много миллионов лет тому назад жизнь начиналась в морских бассейнах. Водно-коллоидные системы постоянно эволюционировали на всем протяжении истории развития биосферы. Они находятся в тесной взаимосвязи с воздушной, водной и литосферной оболочками нашей планеты и органно-минеральной основой своего тела.На построение своего тела кроме кислорода и водорода, приходящих с водой, биоте требуются следующие компоненты: углерод, азот, кальций, фосфор, сера, натрий, калий, магний, хлор, железо, а также марганец, цинк, свинец, медь, никель, кобальт, селен, ванадий, кремний, мышьяк, сурьма и др. (глава 2). Нарушение химического баланса вещества приводит к заболеванию биоты, а иногда и к ее гибели. Указанные компоненты находятся в непрерывном движении, которое регулируется биохимическими циклами как внутри организма, так и при обмене вещества с внешней средой. Изучают два типа такого обмена – медленный и быстрый. В первом случае происходит обмен вещества с литосферой и гидросферой, а во втором – с атмосферой. Взаимодействие биофильных элементов с лито- и атмофильными элементами рассмотрено в главе 13 (табл. 13, 14).
Технофильные элементы. Новая ситуация возникает в связи с усиливающимся воздействием техногенных процессов на биосферу. В результате этих процессов происходит обмен масс живого вещества с косной материей. Если в доантропогеновое время биота использовала вещества, которые ей необходимы для жизнедеятельности, то после появления человека направленность и интенсивность биогеохимических процессов значительно изменились. Заметно увеличилось количество элементов, вовлекаемых биотой в биогеохимический круговорот вещества. Их число возросло во много раз, а продолжительность циклов обмена веществом стала значительно зависеть от техногенных факторов и потому трудно поддаваться объяснению и объективной оценке.
А.И. Перельман [48] ввел понятие о технофильности элементов, а Ф.И. Тютюнова [55] провела статистический анализ для 30 химических элементов. Она оценивала степень использования этих элементов в техногенных процессах для периода с 1800 по 2025 год (в ХХΙ веке в порядке прогноза). По степени технофильности изучаемые элементы были разделены на пять групп: супертехнофильные, высокотехнофильные, технофильные, слаботехнофильные и очень слаботехнофильные. В группу супертехнофильных элементов включены такие из них, которые являются основой состава подземных вод. Главное место среди них занимают анионогенные элементы: хлор (Cl-), сера (
,HS- и др.), углерод (
, 
), биофильные соединения – азот (
, 
), селен (Se), свинец (Рb), медь (Сu), бром (Вr) и др. В группу высокотехнофильных включены следующие элементы: железо (Fe), кальций (Ca), цинк (Zn), мышьяк (As), хром (Cr), уран (U), никель (Ni), молибден (Mo), ртуть (Hg) и другие.
Химические элементы супер- и высокотехнофильной групп обуславливают загрязнение подземных вод в большинстве регионов мира. В этих процессах особенно усилилось участие таких элементов, как углерод, азот и железо. Обычно транспортировка, переработка и сжигание углеводородов приводили к почти повсеместному загрязнению окружающей среды. Особенно активно в этих процессах участвуют нефть и нефтепродукты. Огромное количество промышленных и коммунальных стоков, широкое применение азотных удобрений способствуют региональному загрязнению подземных вод азотными соединениями. Из недр извлечены миллиарды тонн железа. На его окисление из атмосферы уходят значительные массы кислорода. Образующиеся при этом окислы железа активно участвуют в гипергенных процессах, загрязняя природную среду. С другой стороны, ухудшение условий водообмена, замена окислительной среды восстановительной в результате техногенных процессов приводит к появлению и накоплению в подземных водах двухвалентного железа.
Глобальный характер приобрело радиоактивное загрязнение окружающей среды и подземных вод. Оно связано с массовыми испытаниями ядерного оружия в 50-х – 60-х годах прошлого века, катастрофами на эксплуатирующихся атомных станциях, переработкой, транспортировкой и хранением ядерных отходов.
Ф.И. Тютюнова [55] рассматривает два вида метаморфизации химического состава подземных вод – частичную и полную. При частичной метаморфизации изменяется только микрокомпонентный состав подземных вод, а также величины pH-Eh при сохранении их макрокомпонентного состава. Полная метаморфизация химического состава подземных вод характеризуется глубокими преобразованиями, вплоть до смены их химического типа.
Вода участвует в разных видах круговорота (климатическом, гидрологическом, гидрогеологическом, геологическом), а также в его биологическом и техногенном циклах, которые в совокупности определяют условия жизни на нашей планете. С другой стороны, биосфера активно участвует в процессах своей жизнедеятельности, обеспечивая определенный уровень ее организации, регулирования и контроля. Появление человека привело к нарушению существовавших природных равновесий, созданных ранее. В атмосфере, например, уменьшается содержание кислорода, увеличивается количество углекислого газа, возрастает ее запыленность и загрязненность, поднимается среднегодовая температура воздуха. Промышленные и бытовые стоки значительно ухудшили гидрохимический режим поверхностных водотоков и водоемов. Пресные подземные воды зоны гипергенеза испытывают в некоторых районах мощную техногенную нагрузку, что приводит к уменьшению их ресурсов и ухудшению качества. Строительство и эксплуатация промышленных и гражданских сооружений, разработка месторождений полезных ископаемых и другая инженерно-техническая деятельность приводят к созданию нового ландшафта, изменению водного баланса и перемещению огромных масс пород. В результате на урбанизированных территориях природная среда становится техногенной со всеми вытекающими отсюда последствиями.
Экологические функции подземной гидросферы. Подземная гидросфера в этих условиях выполняет важные экологические функции, которые можно распределить по следующим направлениям: ресурсное, гидрогеохимическое, защитное, эволюционное, гидрогеодинамическое, гидрогеофизическое, энергетическое и информационное.
Ресурсная функция. Пресные подземные воды – это последний резерв человечества, который позволит ему выжить в условиях надвигающегося водного кризиса. При этом важно отметить, что рост водопотребления значительно опережает рост народонаселения. В прошлом веке водопотребление возросло с 400 до 4000 км3/год, а численность населения увеличилась с 3 до 6 млрд человек. Общее водопотребление в нашей стране приближается к 100 км3/год. Подземные воды в этом балансе составляют примерно одну треть. Модуль подземного стока равен в среднем 0,76 л/с ∙ км2. Общие ресурсы пресных подземных вод оцениваются в 350 км3/год [61].
Гидрогеохимическая функция подземной гидросферы может быть охарактеризована качеством подземных вод, их потребительским уровнем. Подземные воды могут использоваться для питьевых, хозяйственных, лечебных целей, в качестве сырья для извлечения ценных компонентов. Химический состав подземных вод изучается при поисках месторождений полезных ископаемых, для прогнозирования его изменения под действием техногенных и природных процессов, при строительстве инженерных сооружений и подземных коммуникаций, осушении горных вырабаток и работе водозаборов. Предельно допустимые концентрации (ПДК), поисковые показатели и другие критерии практического применения подземных вод устанавливаются нормативными документами: СанПиНами [52], ГОСТами и различного рода инструкциями [18]. С их помощью проводится оценка химической составляющей подземных вод, делаются выводы о состоянии системы вода ↔ порода ↔ газ ↔ живые организмы в процессах рассеяния и концентрирования вещества.
Защитная функция подземной гидросферы определяется ее способностью к самоочищению подземных вод и улучшению экологических параметров вмещающей ее среды. Эта способность определяется действием как прямых, так и косвенных факторов. Среди прямых факторов наибольшее значение имеют концентрация вещества и формы его миграции (ионная, комплексная, коллоидная и др.), Еh-рH среды, состав газа, температура, минеральный состав пород, их сорбционные свойства и водопроницаемость, проявления криогенеза, процессы привноса, трансформации и выноса загрязнителя, а также другие показатели. Опосредованное действие на самоочищение подземных вод оказывают радиационный и водный баланс территории, уклон местности, почвенный и растительный покровы, гидродинамические условия и гидравлическая связь между водоносными горизонтами и т.п. Методы оценки защищенности и уязвимости водоносных систем от загрязнения рассматриваются в главе 15.
Эволюционная функция. Подземная гидросфера прошла сложный путь своего развития от простейшего появления в земной коре (4,2 млрд лет тому назад) до многослойного, многоярусного образования, находящегося в тесной взаимосвязи с другими оболочками Земли (атмосферой, поверхностной гидросферой, литосферой и биосферой) в современную эпоху. Вода «всюдна», как сказал академик В.И. Вернадский, она возносится на сотни километров от поверхности Земли в стратисферу и участвует в геологических процессах, происходящих в мантийных глубинах. Вода, представленная свободными и связанными формами, может иметь инфильтрационное, литогенное, магматогенное, метаморфогенное, мантийное и биогенное происхождение. В процессе эволюции нашей планеты состав, структура и свойства воды становятся все более контрастными, их изменения носят закономерный характер, фиксируются в виде различных зон (гидродинамической, гидрохимической, температурной, изотопной, микробиологической, газовой и других). Круговорот воды, вещества и энергии нарушает указанные закономерности. Особо важную роль при этом выполняет водный круговорот, который может быть климатическим, гидрологическим, гидрогеологическим и геологическим. За время эволюции Земли вся вода, находящаяся на планете, многократно участвовала в указанных циклах. Это означает, что сейчас мы наблюдаем одно из звеньев в цепи бесконечных преобразований воды в процессе эволюции нашей планеты. Вода непрерывно меняла свое фазовое состояние, химический, газовый и микробиологический состав, структурированность, температуру и другие свойства и состояния. Из этого следует, что гидросфера никогда не повторяла свой облик в прошлом и никогда не повторит его в будущем. С другой стороны, подземные воды как молодые, так и особенно древние, несут на себе следы влияния прежних геологических эпох. Первичных вод, не затронутых влиянием окружающей среды, не может быть. Воздействие палеособытий на условия формирования и распространения подземных вод может быть всегда зафиксировано теми или иными способами. Необходимость такой оценки нередко возникает при решении конкретных научных и производственных задач (возраст, генезис, процессы, формирование состава вод и ресурсов).
Гидрогеодинамическая функция. Вода находится в непрерывном движении, меняя при этом формы своего существования (жидкую, парообразную, твердую, молекулярную, надкритическую). Всё ею в земной коре, по выражению В.И. Вернадского, охвачено и пронизано. Вода участвует во всех геологических процессах, активно изменяя вмещающую ее среду. Особенно велика ее роль в геодинамических явлениях – землетрясениях, образовании диапиров, грязевом вулканизме, формировании рельефа и других геодинамических процессах.
Геофизическая функция. Подземная гидросфера участвует в создании ряда геофизических полей – гравитационного, электрического, магнитного, радиоактивного и теплового. С одной стороны, эти поля оказывают влияние на деятельность подземных вод, сказываются на свойствах и поведении флюидов. С другой стороны, подземные воды участвуют в создании геофизических полей. Так, окислительно-восстановительный потенциал (Еh) характеризует электрическую заряженность подземных вод. Известно, что омагниченная вода изменяет свою структуру и свойства. Вследствие своей подвижности вода заметно расширяет радиоактивное поле. Она является переносчиком тепла. Подземные воды обеспечивают перераспределение тепла в недрах Земли. Так, например, они контролируют аккумуляцию солнечной энергии, что приводит к образованию гелиотермозоны. Во время сильного похолодания и образования покровного оледенения во многих регионах мира сформировалась многолетняя мерзлота мощностью многие сотни метров.
Энергетическая функция подземной гидросферы проявляется в аккумуляции, перераспределении и передаче различных видов энергии посредством подземных вод. Подземные воды участвуют в работе своеобразной тепловой машины, которая приводится в действие солнечной радиацией, эндогенными процессами, функционированием систем вода ↔ порода ↔ газ ↔ живые организмы. Энергия, которая при этом возникает, может быть механической, тепловой, химической, биогенной.
Информационная функция подземной гидросферы проявляется весьма разнообразно. Она может быть прочитана по составу и свойствам воды, по различным показателям, определяющим ее практическую пригодность, по характеристикам движения, режима и баланса подземных вод и другим их особенностям. Память воды может быть весьма своеобразной. Как показали исследования японского ученого Масару Имото, вода реагирует на человеческий голос, музыку, события, происходящие в мире изменением своей структуры и образованием своеобразных кристаллов льда. В этом можно видеть нечто мистическое или символическое, потому что человек сам на 70 % состоит из воды. Ведь подобное всегда реагирует на подобное. Насколько правильными окажутся такие предположения покажут последующие исследования.
studfiles.net
