Экологическое загрязнение гидросферы. Лабораторная работа №2

Содержание

Слайд 2

Экологическое загрязнение гидросферы

Экологическое загрязнение гидросферы

Слайд 3

Загрязнение гидросферы Загрязнение воды - это изменения химического и физического состояния

Загрязнение гидросферы

Загрязнение воды - это изменения химического и физического состояния или

биологических характеристик воды, ограничивающие дальнейшее ее употребление.

Загрязняющие вещества со временем либо изменяются в водной среде, либо остаются в ней неизменными.

Растет загрязнение мирового океана. Наиболее загрязнены внутренние моря: Средиземное, Северное, Балтийское, Внутреннее Японское, Яванское, а также Бискайский, Персидский и Мексиканский заливы.

Слайд 4

Классификация природных вод по целевому назначению Степень загрязненности природных водных ресурсов

Классификация природных вод по целевому назначению

Степень загрязненности природных водных ресурсов во

многом также зависит и от того, в каких целях используется вода
питьевая вода имеет приемлемые показатели наличия химических веществ, которые позволяют человеку ее употреблять без вреда для здоровья;
минеральная вода имеет в своем составе вещества, используемые для лечебных целей;
поливная вода используется для орошения сельскохозяйственных культур;
хозяйственно-бытовая вода используется для выполнения санитарно-гигиенических операций;
промышленная вода используется для извлечения определенных компонентов в производственных масштабах.
Слайд 5

Источники загрязнения гидросферы Естественные вулканическая деятельность; вымывание прибрежной почвы; выделение продуктов

Источники загрязнения гидросферы

Естественные
вулканическая деятельность;
вымывание прибрежной почвы;
выделение продуктов жизнедеятельности организмов;
останки мертвых растений

и животных.
Антропогенные 
промышленные предприятия;
жилищно-коммунальные службы;
транспортировка нефтепродуктов;
сельскохозяйственная агрохимия;
транспортная система;
туризм.
Слайд 6

Виды загрязнений Биологическое Загрязнители – микроорганизмы ( вирусы, бактерии; растения- водоросли;

Виды загрязнений

Биологическое
Загрязнители – микроорганизмы ( вирусы, бактерии; растения- водоросли; дрожжи, плесневые

грибки)
Химическое
Загрязнители – органические и неорганические соединения (нефть и нефтепродукты, СПАВ, пестициды, тяжелые металлы, диоксины, фенолы, аммонийный и нитритный азот и др.)
Физическое
Загрязнители – радиоактивные элементы, мусор, взвешенные твердые частицы (шлам, песок, ил), тепло (сточные воды ТЭС, АЭС)
Слайд 7

Показатели загрязнения воды органическими веществами БПК Бактерии в природных водоемах окисляют

Показатели загрязнения воды органическими веществами

БПК
Бактерии в природных водоемах окисляют органические вещества,

при этом выделяется углекислый газ и затрачивается растворенный в воде кислород. В водоемах с высоким уровнем органического загрязнения многие водные организмы погибают от кислородного голодания.
Содержание в воде органики можно косвенно определить по убыли кислорода в процессе биохимического окисления органического вещества.
БПК (биохимическое потребление кислорода) – показатель, характеризующий суммарное содержание в воде веществ органической природы.
БПК – количество кислорода в миллиграммах, требуемое для окисления находящихся в 1 л воды органических веществ в аэробных условиях, без доступа света, при 20 °С, за определенный период в результате протекающих в воде биохимических процессов.
Этот показатель зависит от суточных и сезонных колебаний температуры, к которым чувствительны микроорганизмы, обитающие в водоёме.
В загрязнённой воде БПК существенно возрастает.
Слайд 8

Показатели загрязнения воды органическими веществами ХПК Органические вещества в воде, загрязненной

Показатели загрязнения воды органическими веществами

ХПК
Органические вещества в воде, загрязненной стоками, окисляются

не только бактериями в процессе аэробного биохимического окисления, но также и химическим способом – в присутствии сильных окислителей. О количестве органики в пробе судят по уровню потребления кислорода, химически связанного в окислителях.
ХПК (химическое потребление кислорода) – показатель, характеризующий суммарное содержание в воде органических веществ по количеству израсходованного на окисление химически связанного кислорода.
Органические вещества в воде реагируют на окислители по-разному. Поэтому всегда будет различие между теоретически возможным и практически достигаемым значением ХПК.
С трудом окисляющаяся органика может окислиться не полностью, тогда результат получится заниженным.
Присутствие в воде неорганических восстановителей, также расходующих кислород на собственное окисление, приведет к завышенному результату.
Слайд 9

Способы попадания загрязнений в воду первичное непосредственное загрязнение – при этом

Способы попадания загрязнений в воду

первичное непосредственное загрязнение – при этом способе

происходит попадание вредных веществ непосредственно в массив воды извне;
природное загрязнение – в этом случае отравляющие вещества сначала попадают в почву или воздух, и лишь потом из них переходят в воду.
Слайд 10

Степень устойчивости загрязнения нестойкое – химические вещества попадают в круговорот веществ

Степень устойчивости загрязнения

нестойкое – химические вещества попадают в круговорот веществ в

гидросфере в результате чего под биологическим воздействием быстро исчезают;
стойкое – загрязняющие компоненты не участвуют в естественном круговороте химических веществ в гидросфере, тем самым накапливаясь и продолжая загрязнять воду.
Для оценки степени зараженности используют гидрохимический индекс загрязнения воды ИЗВ.
ИЗВ рассчитывается как среднее из превышений ПДК по шести-семи компонентам: кислород, БПК, показатель кислотности рН и три-четыре ингредиента с наибольшим превышением ПДК.
Слайд 11

Масштабы распространения загрязнений глобальное, всеобъемлющее загрязнение, которое может произойти в любой

Масштабы распространения загрязнений

глобальное, всеобъемлющее загрязнение, которое может произойти в любой точке

земного шара;
региональное отравление вод происходит локально, на определенной территории земной поверхности;
локальное загрязнение происходит в определенных водоемах, где расположены предприятия, заражающие среду

Разлив нефти в Мексиканском заливе в 2020 г.

Слайд 12

Опасность загрязнения гидросферы для живых организмов Экологические последствия, вызванные загрязнениями гидросферы,

Опасность загрязнения гидросферы для живых организмов

Экологические последствия, вызванные загрязнениями гидросферы, сказываются

негативно на:
жизнедеятельности организма;
полноценном процессе роста;
правильном функционировании;
репродуктивной системе и нормальном воспроизводстве.
Слайд 13

Формы негативного воздействия загрязнения гидросферы на живые организмы Нейротоксическое - тяжелые

Формы негативного воздействия загрязнения гидросферы на живые организмы

Нейротоксическое - тяжелые металлы,

попадая в живой организм, вызывают разрушение нервных тканей. Система перестает функционировать полноценно, приводя к различным неврологическим нарушениям.
Онкологическое (канцерогенное) - происходят мутации клеток, вызывающие их перерождение и неконтролируемый рост, что приводит к появлению онкологических заболеваний.
Генотоксическое - загрязнения оказывают разрушающее действие на ДНК живых существ, что приводит к возникновению серьезных болезней и мутаций.
Нарушение процессов размножения - при малых концентрациях отравляющие вещества постепенно накапливаются в организме, снижая его продуктивную деятельность.
Расстройство энергообмена - при воздействии вредных веществ, на мембраны клеток в них нарушается процесс обмена энергией, в результате жизненные процессы в организме сначала замедляются, потом приостанавливаются, и организм перестает существовать.
Слайд 14

Последствия попадания в водоемы загрязняющих веществ Для живых организмов массовая гибель

Последствия попадания в водоемы загрязняющих веществ

Для живых организмов

массовая гибель животных, обитающих

в реках и озерах;
увеличение количества водорослей, что тоже негативно отражается на возможности жизни организмов в водоемах;
гибель растений и животных от кислотных дождей, загрязнение почв из-за их выпадения;
замедление или полное прекращение жизнедеятельности микроорганизмов, которые участвуют в процессе самоочищения вод;
затруднение проникновения света вглубь воды и замедление процессов фотосинтеза;
образование пленок, препятствующих газообмену между водой и атмосферой, что приводит к уменьшению содержания кислорода в воде, необходимого для жизнедеятельности организмов, живущих в воде;
формирование благоприятной среды для патогенных организмов;
нарушение пищевых цепочек в экосистемах.
Слайд 15

Последствия попадания в водоемы загрязняющих веществ Для человека увеличение риска развития

Последствия попадания в водоемы загрязняющих веществ

Для человека

увеличение риска развития болезней разных

систем организма (особенно ЖКТ, мочевыделительной системы, печени, опорно-двигательного аппарата);
повышение вероятности распространения кишечных инфекций среди большого числа людей вплоть до эпидемий и пандемий;
обширное распространение паразитических заболеваний;
многократное увеличение риска развития онкологических заболеваний у большого числа людей, пьющих загрязненную воду;
увеличение числа заболеваний нервной системы, генетических мутаций, расстройств половой системы вплоть до бесплодия, нарушений обмена веществ.
Слайд 16

Мусорные острова Механическое засорение вод Мирового океана приводит к формированию островов

Мусорные острова

Механическое засорение вод Мирового океана приводит к формированию островов из

мусора:
пластиковых изделий;
жести;
рыболовных сетей;
бытовых отходов;
стеклянных бутылок.

Течения сталкивают друг с другом мусор, который не поддается гниению.
В результате со временем на поверхности океанов или морей образуются горы отходов, общей массой до 130 тонн.

Слайд 17

Дефицит пресной воды Причины Глобальные изменения климата Земли. Изменение погоды —

Дефицит пресной воды

Причины
Глобальные изменения климата Земли.
Изменение погоды — как следствие глобального

потепления.
Увеличение количества наводнений и засух — как следствие изменения погоды.
Агрессивное загрязнение водных ресурсов, в результате бытовой и хозяйственной деятельности человека.
Растущий спрос на пресную воду из-за роста населения Земли.
Нерациональное использование воды человеком.

Возможные последствия
замедлится или полностью остановится развитие отраслей промышленности, потребляющих большое количество пресной воды;
снизится качество жизни как таковой;
будет нанесен значительный удар по сельскому хозяйству (в настоящее время 3/4 все потребляемой человечеством воды приходится на сельское хозяйство);
в странах, которые постоянно ощущают недостаток воды возможно снижение ВВП на 6%;
вероятны межрегиональные политические и военные конфликты из-за нехватки воды;
рост числа различных заболеваний и эпидемий;
возможно заметное снижение рождаемости и сокращение численности населения

Слайд 18

Экозащитные мероприятия Развитие безотходных и безводных технологий, внедрение систем оборотного водоснабжения

Экозащитные мероприятия

Развитие безотходных и безводных технологий, внедрение систем оборотного водоснабжения –

создание замкнутого цикла использования производственных и бытовых сточных вод, когда сточные воды все время находятся в обороте, и попадание их в поверхностные водоемы исключено.
Очистка сточных вод.
Очистка и обеззараживание поверхностных вод, используемых для водоснабжения и других целей.
Главный загрязнитель поверхностных вод – сточные воды, поэтому разработка и внедрение эффективных методов очистки сточных вод является актуальной и экологически важной задачей.
Слайд 19

Методы определения чистоты воды Экспертизу воды проводят аккредитованные лаборатории по следующим

Методы определения чистоты воды

Экспертизу воды проводят аккредитованные лаборатории по следующим параметрам:


органолептическое оценивание (контроль прозрачности, цветности, проверка воды на запах, вкус);
физико-химический анализ (определение жёсткости, минерализации, щёлочности, перманганатной окисляемости);
химический анализ (определение органических и неорганических примесей в пробе воды — алюминия, свинца, железа, меди, сложной «органики» (фенола, акриламида, стирола), ПАВ, нефтепродуктов;
микробиологический анализ и исследование на присутствие паразитов;
проверка радиационного фона воды.
Слайд 20

Затраты на предупреждение воздействия загрязнения водоемов Затраты на предупреждение воздействия загрязненной

Затраты на предупреждение воздействия загрязнения водоемов

Затраты на предупреждение воздействия загрязненной

среды на реципиентов при загрязнении водоемов определяются величиной расходов, необходимых для предупреждения использования загрязненной воды на технологические и коммунальные нужды.
К этим расходам относятся:
затраты на разбавление стоков;
затраты на перенос водозабора или перемещение потребителей к более чистому источнику;
затраты на оборудование новых источников;
затраты на применение более сложных нежели в отсутствии загрязнений, технологий водоподготовки
В составе затрат, вызываемых воздействием загрязнений среды, учитываются и затраты, вызываемые вторичным загрязнением.
Слайд 21

Затраты от воздействия загрязнений водоемов на реципиентов Затраты, вызываемые воздействием загрязненной

Затраты от воздействия загрязнений водоемов на реципиентов

Затраты, вызываемые воздействием загрязненной

среды на реципиентов возникают водопользователей, использующих загрязненную воду. Величина этих затрат определяется расходами на компенсацию негативных последствий воздействия загрязнений на людей и различные объекты. Затраты от воздействия загрязнений водоемов на реципиентов представляют собой сумму приведенных затрат:
на медицинское обслуживание людей;
на компенсацию потерь чистой продукции из-за снижения производительности труда, а также невыходов трудящихся на работу вследствие воздействия загрязнений окружающей среды на население;
на дополнительные услуги коммунально-бытового хозяйства из-за загрязнения среды; на компенсацию количественных и качественных потерь продукции в связи со снижением продуктивности водных ресурсов при их загрязнении;
на компенсацию потерь промышленной продукции из-за воздействия загрязнений на основные фонд.
Слайд 22

Реципиенты загрязнений водных ресурсов Экономический ущерб от загрязнений среды является комплексной

Реципиенты загрязнений водных ресурсов

Экономический ущерб от загрязнений среды является комплексной величиной

и слагается из ущербов наносимых отдельным видам реципиентов.
К реципиентам относятся:
население;
объекты жилищно-коммунального хозяйства;
сельхозугодия, животные и растения;
лесные ресурсы;
рыбные ресурсы;
лечебно-курортные ресурсы;
основные фонды промышленности и транспорта.
Слайд 23

Ущерб от сброса загрязняющих примесей в водохозяйственный участок

Ущерб от сброса загрязняющих примесей в водохозяйственный участок

 

Слайд 24

Поправка, учитывающая категорию водных объектов Таблица 1

Поправка, учитывающая категорию водных объектов

Таблица 1

Слайд 25

Показатели токсичности компонентов сточных вод Таблица 2

Показатели токсичности компонентов сточных вод

Таблица 2

Слайд 26

Пример расчета Требуется определить экономическую оценку ущерба от сброса вредных веществ

Пример расчета

Требуется определить экономическую оценку ущерба от сброса вредных веществ в

водный бассейн при следующих заданных условиях:
Состав водных ресурсов бассейна
Финский залив – 40 %
Река Нарва – 25 %
Река Луга – 35 %
Сточные воды содержат следующие компоненты:

Удельный ущерб от загрязнения составляет 65 руб./т

Слайд 27

Пример расчета

Пример расчета

 

Слайд 28

Расчет допустимых концентраций загрязняющих веществ в сточных водах предприятия

Расчет допустимых концентраций загрязняющих веществ в сточных водах предприятия


Слайд 29

Сточные воды Сточные воды — любые воды и атмосферные осадки, отводимые

Сточные воды

Сточные воды — любые воды и атмосферные осадки, отводимые в водоёмы

с территорий промышленных предприятий и населённых мест через систему канализации или самотёком, свойства которых оказались ухудшенными в результате деятельности человека.
Слайд 30

Состав сточных вод Группы загрязнителей в составе сточных вод консервативные, которые

Состав сточных вод

Группы загрязнителей в составе сточных вод
консервативные, которые с трудом

вступают в химические реакции и практически не поддаются биологическому разложению (соли тяжёлых металлов, фенолы, пестициды)
неконсервативные, которые могут подвергаться процессам самоочищения водоёмов.
Слайд 31

Классификация сточных вод

Классификация сточных вод

Слайд 32

Лимитирующий показатель вредности Лимитирующий показатель вредности (ЛПВ) – показатель, который отражает

Лимитирующий показатель вредности

Лимитирующий показатель вредности (ЛПВ) – показатель, который отражает

приоритетность требований к качеству воды, т.е. выявляет область, в которой данное вещество оказывает наибольший вред.
Токсикологический ЛПВ – влияющий на организм человека и обитающих в воде животных.
Общесанитарный ЛПВ – влияющий на общесанитарное состояние водоема (на скорость протекания процессов самоочищения).
Санитарно-токсикологический ЛПВ – объединяет общесанитарный и токсикологический.
Органолептический ЛПВ – изменяющий органолептические свойства воды (вкус, запах, цвет).
Рыбохозяйственный ЛПВ – влияющий на рыб.
Слайд 33

Порядок расчета 1. Определение категории водоема 2. Определение вида загрязняющих веществ

Порядок расчета

1. Определение категории водоема
2. Определение вида загрязняющих веществ

и распределение их на группы по лимитирующим показателям вредности (табл. 1, 2)
3. Определение фоновых концентраций Сф каждого загрязняющего компонента в речной воде (500 м выше сброса стоков) по табл. 1, 2
4. Определение ПДК каждого загрязняющего компонента по табл.1, 2
i
Слайд 34

Предельно допустимые и фоновые концентрации веществ в водоеме санитарно-бытового водопользования

Предельно допустимые и фоновые концентрации веществ в водоеме санитарно-бытового водопользования

Слайд 35

Предельно допустимые и фоновые концентрации веществ в водоеме рыбохозяйственного водопользования

Предельно допустимые и фоновые концентрации веществ в водоеме рыбохозяйственного водопользования

Слайд 36

5. Расчет для каждого загрязняющего вещества ориентировочной допустимой концентрации в стоках



5. Расчет для каждого загрязняющего вещества ориентировочной допустимой концентрации

в стоках Сорi, мг/л

где γ – коэффициент смешения сточной и речной воды;
Q – расход воды в реке, м3/с;
q – расход сточных вод предприятия, м3

ПДКi – предельно допустимая концентрация i-го компонента в речной воде данной категории, мг/л;
Сфi – фоновая концентрация i-го компонента, мг/л

Слайд 37

6. Расчет ожидаемой концентрации загрязняющих веществ Сожидi (мг/л) каждой группы, которая

6. Расчет ожидаемой концентрации загрязняющих веществ Сожидi (мг/л) каждой группы, которая

будет действовать в створе реки на 500 м ниже сброса стоков после смешения сточных вод с речной водой

Сожидi не должна превышать ПДКi

Слайд 38

8. Корректировка Сожидi 7. Расчет суммы отношений ожидаемых концентраций загрязняющих веществ

8. Корректировка Сожидi

7. Расчет суммы отношений ожидаемых концентраций загрязняющих веществ

в створе реки к соответствующим нормативным показателям (ПДК)

Если сумма больше единицы, то производится корректировка Сожид каждого компонента в сторону уменьшения

где n число компонентов (веществ), входящих в одну группу по ЛПВ

Слайд 39

9. Расчет допустимой концентрации Сдопi загрязняющего вещества в стоках после очистных

9. Расчет допустимой концентрации Сдопi загрязняющего вещества в стоках после очистных

сооружений

10. Расчет эффекта очистки Эi (%) сточных вод предприятия на очистных установках

где Сфактi - концентрация вещества в сточной воде данного предприятия до очистных сооружений, мг/л

Слайд 40

Пример расчета Исходные данные Сточные воды предприятия до очистных сооружений содержат

Пример расчета

Исходные данные
Сточные воды предприятия до очистных сооружений содержат
Pb2+ - 0,25

мг/л;
Cu2+ - 0,15 мг/л;
нефтепродукты - 10,56 мг/л;
фенолы - 0,01 мг/л;
Ni2+ - 5, 44 мг/л.
Расход сточных вод q = 0, 056 м3/с;
расход речной воды в период паводка Q = 1,4 м3/с; коэффициент смешения вод γ = 0, 42.
Cпуск сточных вод осуществляется в открытый водоём для рыбохозяйственных целей
Слайд 41

Решение 1. Водоём рыбохозяйственной категории 2. Распределение загрязняющих веществ стоков по

Решение

1. Водоём рыбохозяйственной категории
2. Распределение загрязняющих веществ стоков по группам

лимитирующего показателя вредности
1) токсикологическая: Pb2+, Ni2+, Cu2+;
2) санитарно-токсикологичская: отсутствует;
3) рыбохозяйственная: нефтепродукты, фенолы;
4) органолептическая: отсутствует.
3. Определение Сф каждого вещества в речной воде (см. табл. 2).
Сф (мг/л) равны: Pb2+ (0,00); Cu2+ (0,0003); нефтепродукты (0,01); фенолы (0,00052); Ni2+ (0,001).
4. Определение ПДК каждого вещества (см. табл. 2)
ПДК (мг/л) равны: Pb2+ (0,1); Ni2+ (0,01); Cu2+ (0,001); нефтепродукты (0,05); фенолы (0,001).
Слайд 42

5. Расчет Сорi (мг/л) загрязняющих веществ в стоках без учета их совместного влияния в водоеме

5. Расчет Сорi (мг/л) загрязняющих веществ в стоках без учета их

совместного влияния в водоеме
Слайд 43

6. Расчет ожидаемой концентрации загрязняющих веществ Сожидi (мг/л) для каждой группы

6. Расчет ожидаемой концентрации загрязняющих веществ Сожидi (мг/л) для каждой группы

ЛПВ

Учитывая, что в токсикологическую и рыбохозяйственную группы веществ входят по несколько ингредиентов, следует рассчитать ожидаемую концентрацию каждого из загрязняющих веществ в створе реки

Токсикологическая группа

Рыбохозяйственная группа

Слайд 44

7. Расчет суммы отношений ожидаемых концентраций загрязняющих веществ в створе реки

7. Расчет суммы отношений ожидаемых концентраций загрязняющих веществ в створе реки

к соответствующим нормативным показателям (ПДК) для каждой группы ЛПВ

Токсикологическая группа

Так как суммарная величина больше единицы, необходимо снизить Сожид каждого компонента

Получим

Слайд 45

Так как суммарная величина больше единицы, необходимо снизить Сожид каждого компонента в два раза Получим

Так как суммарная величина больше единицы, необходимо снизить Сожид каждого компонента в

два раза
Получим
Слайд 46

9. Расчет допустимой концентрации Сдопi (мг/л) загрязняющих веществ в стоках после

9. Расчет допустимой концентрации Сдопi (мг/л) загрязняющих веществ в стоках после

очистных сооружений для каждой группы ЛПВ