ЛЕКЦІЯ 4
Тема: ГІДРОСФЕРА. ПРОБЛЕМИ, ПОВ’ЯЗАНІ З ЇЇ ЗАБРУДНЕННЯМ
План:
1. Характеристика гідросфери, її значення.
2. Водні ресурси, використання водних ресурсів, класифікація.
3. Якість природних вод.
4. Джерела забруднення гідросфери.
5. Очищення стічних вод.
6. Шляхи зниження забруднення гідросфери.
Гідросфера – водна сфера нашої планети. Вона тісно зв'язана з атмосферою і літосферою. Вода вкриває більш 70,8% поверхні Землі. Це одна з найрозповсюджених речовин в біосфері. На планеті міститься біля 1,5 млрд. км3 води в різних формах.
Важко переоцінити значення води у природі:
- вода є кліматичним чинником;
- вода є середовище утворюючим чинником, оскільки багатьом організмам вода потрібна в якості середовища мешкання, вода міститься в атмосфері, в ґрунті;
- тіла живих організмів, в основному, складаються з води (в рослинах її від 40 до 98%, в стовбурах дерев води міститься 50 – 55%, в їх листях – 79 – 82%, в листях трав – 83 – 86%, в плодах томатів і огірків – 94 – 95%, у водоростях 96 – 98%. Рослини можуть загинути при втраті біля 50% води. Коли людина втрачає 10% води, що міститься в організмі, порушується обмін речовин, а при втраті біля 20 – 30% відсотків води настає смерть).
- вода сприяє утворенню рельєфу, ландшафтів, ґрунтів, тому що вода - це універсальний розчинник;
- без води неможливий фотосинтез органічної речовини зеленими рослинами.
Запаси води на Землі та активність водообміну наведені в таблиці 2.1.1.1.
Прісні води складають на Землі приблизно 2,6% загальної кількості води в біосфері.
Запаси води на планеті
| Елементи гідросфери | Обсяг, тис. км 3 | Частка в загальному обміні | Активність водообміну, рік |
| Океани | 94,21 | ||
| Підземні води | 4,12 | ||
| Льодовики | 1,65 | ||
| Ґрунтова волога | 0,005 | ||
| Озера | 0,016 | ||
| Річкові води | 1,2 | 0,0001 | 0,0032 |
| Пари атмосфери | 0,001 | 0,0027 |
2. Водні ресурси – запас прісних вод на планеті. Для людини найбільше практичне значення мають річкові води; води озер використовуються менше, а льодовики практично не використовуються.
Вода знаходиться в постійному русі. Річкові води найбільш рухомі. Запаси води в ріках оновлюються один раз в 16 днів, тобто приблизно 25 разів у рік, і загальний річний обсяг прісних вод досягає 47 тис. км3.
Одноразовий запас води у руслах рік розподілений по континентам нерівномірно: Австралія і Океанія – 25 км3; Європа – 80 км3; Африка – 195 км3; Північна Америка – 250 км3; Азія - 565 км3; Південна Америка – 1000 км3. З країн найбільше забезпечена прісною водою Бразилія.
По території України річкова вода також розподілена нерівномірно. на Донецько-Приднепровський і Південний економічні райони перепадає лише 30% води, а проживає тут 60% населення, 70% прісної води потребує південно-західний економічний район (45% території). Дефіцит прісної води відчувається у промислових районах Донбасу і Придніпров’я, в Кримській та інших південних областях.
Головні ріки України: Дніпро, Дністер, Південний Буг, Тиса, Прут, є ще малі річки (63000). Стан цих рік викликає тривогу, більше, ніж 20000, їх вже зникло. Проблема збереження і оздоровлення водних басейнів дуже важлива для нашої країни.
Прісні води використовуються з різноманітноюметою:
- для потреб сільського господарства витрачається 70-80% прісної води. Зрошуване землеробство займає лише 15-17% площі сільськогосподарських угідь, але дає половину всієї продукції;
- для потреб промисловості використовується біля 20% від загального об’єму прісної води. Основні споживачі води в промисловості – атомна енергетика, сталеливарна, хімічна, нафтохімічна, целюлозно-паперова і харчова галузі;
- прісна вода витрачається для потреб комунальних служб;
- вода використовується для потреб транспорту;
- води природних та штучних водоймищ використовує рибне господарство.
Кількість води, що споживається в господарстві, залежить від регіону та рівня життя і складає від 3 до 700 літрів на добу для однієї людини.
Необхідно розрізняти поняття водокористування і водоспоживання.
Водокористування – це використання води без вилучення її з місць природної локалізації. Водокористування в основному здійснюють рибне господарство, водний транспорт, гідроенергетика.
Водоспоживання – це використання води зв'язане з вилученням її з місць природної локалізації з частковим або повним безповоротним витраченням або поверненням до джерел водозабору в зміненому (забрудненому) стані. Головні водоспоживачі – сільське господарство, промисловість і культурно - побутове господарство.
За походженням водні ресурси розподіляються на атмосферні, поверхневі й підземні води.
Атмосферні води – води дощових і снігових опадів, характеризуються найменшим вмістом домішок. В дощовій воді містяться, головним чином, розчинені гази: О2, СО2, Н2S, окисли азоту і сірки, органічні речовини, що забруднюють атмосферу в промислових районах. Атмосферна вода не містить розчинних солей.
Поверхневі води – це води річкові, озерні, води ставів, водосховищ. Ці води відрізняються різноманітністю складу домішок. Вони містять гази: О2, СО2 та інші солі: бікарбонати, сульфати, хлориди кальцію, магнію, натрію, калію, заліза. Найбільшим вмістом різноманітних солей відрізняється вода деяких озер, де вміст солі може досягати 25-30 г/ мл.
Підземні води – води артезіанських свердловин, криниць, ключів, гейзерів. Вони характеризуються різноманітним складом розчинних солей, який залежить від складу і структури ґрунтів і гірських порід. В підземних водах звичайно будуть відсутніми домішки органічного походження.
3. Якість води визначається її фізичними і хімічними характеристиками такими як: прозорість, кольоровість, запах, смак, загальне солевміщення, жорсткість, окисність, реакція води.
Прозорість (каламутність) зумовлена присутністю у воді грубодисперсних домішок, одиниця виміру - мг/ л.
Кольоровість визначається в порівнянні з платино-кобальтовою шкалою та висловлюється в градусах. Один градус кольоровості відповідає вмісту у воді 0,1 мг/ мл кобальту.
Запах зумовлюється розчинами солей, газів, органічних сполучень, що утворюються в процесі життєдіяльності водних організмів. Запах оцінюють по 5-ти бальній системі (табл. 2.1.3.1). Засіб визначення органолептичний.
Система балів для оцінки інтенсивності запаху
| Бали | Інтенсивність запаху |
| Жодного | |
| Дуже слабкий | |
| Слабкий | |
| Помітний | |
| Чіткий | |
| Дуже сильний |
Смак, як і запах, залежить від присутності у воді домішок різноманітних речовин. Смак буває гіркий, солоний, кислий, солодкий; інші відчуття визначаються як присмаки.
Загальне солевміщення характеризує наявність у воді мінеральних та органічних домішок.
Для більшості споживачів води основним якісним показником є твердість води, зумовлена присутністю у воді солей магнію і кальцію. Твердість визначається в мг-екв/л іонів Са+2 і Mg+2 у воді, тобто за одиницю жорсткості приймають вміст 20,04 мг/л іонів Са+2 або 12,16 мг/л іонів Mg+2. Розрізняють три типа жорсткості води: тимчасову, постійну і загальну.
Тимчасова (карбонатна або усувна) жорсткість зумовлена присутністю у воді бікарбонатів кальцію і магнію, які при кип’ятінні води переходять у нерозчинні середні або основні солі, що випадають у вигляді щільного осаду (накипу).
Постійна (некарбонатна, неусувна) жорсткість зумовлена вмістом у воді хлоридів і сульфатів кальцію і магнію. Ці солі залишаються при кип’ятінні в розчиненому стані.
Суму тимчасової і постійної жорсткості називають загальною жорсткістю.
Окисність води характеризується наявністю у воді органічних домішок і висловлюється в мг кисню, що витрачується на окислення органічних речовин, які містяться в 1 літрі води.
Активна реакція води – ступінь її кислотності або лужності, характеризується концентрацією іонів гідрогену. Для оцінки використовують водневий показник (рН):
рН = - lg CH+
Реакція природних вод близька до нейтральної, значення рН коливається у межах від 6,8 до 7,3.
Споживачі в залежності від цільового призначення води подають строго певні вимоги до її якості.
Основна нормативна вимога до якості води у водних об'єктах – відповідність води встановленим гранично допустимим концентраціям речовин.
Гранично допустима концентрація (ГДК) – це така концентрація речовини, що виключає несприятливий вплив її на організм людини та виключає порушення нормальних умов водокористування. Іншими словами - це така концентрація, при перевищенні якої вода стає непридатною для одного або декількох видів водокористування.
Державний стандарт якості питної води містить 633 нормативи, що визначають можливу присутність тих або інших речовин, наявність яких у воді не призводить до негативного впливу на організм людини. При цьому враховується, що води бувають забруднені водночас декількома забруднювачами Тому, гігієнічне нормування проводиться з урахуванням комбінованої дії шкідливих речовин, для кожної з яких розроблені і обґрунтовані ГДК.
4. Забруднення гідросфери - це внесення до водного середовища нових нехарактерних для нього речовин, які погіршують якість води.
Водосховища забруднюються головним чином в результаті спуску в них стічних вод від промислових підприємств та населених пунктів.
В результаті скидання стічних вод змінюються фізичні властивості води (температура, прозорість, забарвлення, присмак, запах); змінюється хімічний склад води (збільшується вміст органічних і неорганічних речовин, з'являються токсичні речовини, зменшується вміст кисню, змінюється активна реакція середовища та інші); на дні водосховища утворюються осади; на поверхні водосховища з'являються плаваючі речовини; змінюється якісний і кількісний бактеріальний склад; з'являються хвороботворні мікроби.
Основними джерелами забруднення гідросфери є:
— стічні води промислових і комунальних підприємств, води копалень,
шахт, нафтопромислових підприємств;
— забруднення радіоактивними відходами, що становлять потенційну небезпеку;
— викиди водного, залізничного та автомобільного транспорту;
— змивання міндобрив і отрутохімікатів із сільськогосподарських угідь,
стоки з тваринницьких ферм тощо.
Забруднення гідросфери поділяють на:
- хімічне,
- фізичне,
- теплове,
- біологічне.
Хімічне забруднення зумовлено підвищенням у воді концентрації неорганічних і органічних домішок.
Органічні домішки надходять в гідросферу разом з промисловими, сільськогосподарськими і побутовими стоками. Найбільш розповсюдженими органічними забруднювачами є нафтопродукти, пестициди (отрутохімікати), поверхнево-активні речовини (миючі засоби), феноли. Багато з них у водному середовищі або взагалі не розкладаються, або розкладаються дуже повільно і здатні накопичуватися в харчових ланцюгах.
Нафта. Нафтове забруднення Світового океану найбільш розповсюджене явище. Від 2 до 4% водної поверхні Тихого і Атлантичного океанів постійно вкрите нафтовою плівкою. До морських вод щорічно надходить приблизно 6 млн. т вуглеводнів нафти. Майже половина цієї кількості зв'язана із транспортуванням нафти і розробкою родовищ нафти на шельфі. Континентальне нафтове забруднення надходить в океан через річний стік.
Ріки світу щорічно виносять в морські і океанські води понад 1,8 млн. т нафтопродуктів.
В морях забруднення нафтою буває різних видів. Нафта може тонкою плівкою вкривати поверхню води, а при розливах товщина нафтового покриття спочатку може складати декілька сантиметрів. Через деякий час утворюється емульсія нафти у воді або води в нафті. Пізніше виникають шматочки важкої фракції нафти - нафтові агрегати, що здатні довго плавати на поверхні моря. До плаваючих часток мазуту прикріплюються різноманітні дрібні тварини, якими годуються риби і вусаті кити. Разом з ними вони поглинають і нафту. Деякі риби від цього гинуть, інші наскрізь просякають нафтою і стають непридатними для вживання в їжу через неприємний запах і смак.
