ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


Технические и технологические средства защиты атмосферы от промышленных загрязнений.

Вредные примеси в отходящих газах могут быть представлены либо в виде аэрозолей, либо в газообразном или парообразном состоянии. В первом случае задача очистки состоит в извлечении содержащихся в промышленных газах взвешенных твердых и жидких примесей – пыли, дыма, капелек тумана и брызг. Во втором случае – нейтрализация газо- и парообразных примесей.

Очистка от аэрозолей осуществляется применением электрофильтров, методов фильтрации через различные пористые материалы, гравитационной или инерционной сепарации, способами мокрой очистки.

Очистка выбросов от газо- и парообразных примесей осуществляется ме­тодами адсорбции, абсорбции и химическими методами. Основное достоинство химических методов очистки - высокая степень очищения.

Основные способы очистки выбросов в атмосферу:

· Обезвреживание выбросов путем перевода токсичных примесей, содержащихся в газовом потоке в менее токсичные или даже безвредные вещества – это химический способ.

· Поглощение вредных газов и частиц всей массой специального вещества, называемого абсорбентом. Обычно газы поглощаются жидкостью, большей частью водой или соответствующими растворами. Для этого используют прогонку через пылеуловитель, действующий по принципу мокрой очистки, или применяют распыление воды на мелкие капли в так называемых скрубберах, где вода, распыляясь на капли и, осаждаясь, поглощает газы.

· Очистка газов адсорбентами – телами с большой внутренней или наружной поверхностью. К ним относятся различные марки активных углей, силикагель, алюмогель.

· Для очистки газового потока применяются окислительные процессы, а также процессы каталитического превращения.

· Для очистки газов и воздуха от пыли применяются электрофильтры. Они представляют собой полую камеру, внутри которой расположены системы электродов. Электрическим полем притягиваются мелкие частицы пыли и сажи, а также ионы, загрязняющего вещества.

Сочетание различных способов очистки воздуха от загрязнений позволяет достигать эффекта очистки промышленных газообразных и твердых выбросов.

Гравитационные пылеулавливатели(рис. 6.1) являются наиболее простыми и дешевыми очистительными устройствами. Запыленный воздух подается через входной патрубок 1, встретив на своем пути преграды 2, уменьшает скорость. Частицы пыли в результате уменьшения скорости и под действием своего веса оседают в бункере 3, а очищенный воздух выходит через патрубок 4 в атмосферу.

Гравитационные камеры применяют для оседания лишь крупной пыли. Частицы пыли меньше 10 мкм практически не оседают в этих камерах, а в интервале размера фракций 10 - 100 мкм эффективность оседания не превышает 40 %.

Скорость оседания крупных частиц пыли можно определить по формуле:

 

 

где rчп, rп — плотность соответственно материала частиц пыли и воздуха, мг/м3; k — коэффициент, который зависит от формы частиц, при квадратном поперечном сечении k = 1,1, при прямоугольном — 0,9; h - толщина частиц, мм.

За время пребывания частицы в камере должно состояться ее оседание:

где t — время пребывания частицы пыли в камере, сек.;

H0 — высота оседания, м.

Рис. 6.1 - Общая схема гравитационного пылеулавливателя: 1 – входной патрубок; 2 – преграды; 3 – бункер; 4 – выходной патрубок  

Длина гравитационной камеры с учетом фактической скорости движения запыленного воздуха должна быть не меньше длины, которая рассчитывается по формуле:

где d - диаметр частицы, мкм.

Инерционные пылеулавливатели (рис. 6.2) приобрели широкое применение под названием циклоны. На практике хорошо себя зарекомендовали цилиндровые (ЦН-П, ЦН-15, ЦН-24, ЦН-2) и конические (СК-ЦН-34, СК-СН-34-М, СДК-ЦН-33) циклоны. Принцип работы их такой. Поток запыленного воздуха вводится в циклон через входной патрубок 1 по касательной к внутренней поверхности корпуса, что предопределяет возвратно-поступательное движение вдоль корпуса к бункеру 3. Под действием центробежной силы частицы пыли на стенке циклона образуют пылевой слой, который вместе с частью воздуха попадает в бункер.

Величину центробежной силы определяют по формуле:

где А — постоянный безразмерный коэффициент; rr — плотность частиц, мг/м3; d — диаметр частиц, мкм; Vm — тангенциальная составляющая скорости движения частиц, м/с; r — радиус частиц, мкм; R — радиус циклона, м; п — постоянная, которая зависит от радиуса циклона и рабочей температуры; Нц — высота циклона, м.

Рис. 6.2 - Общая схема циклона: 1 – входной патрубок; 2 – верхнее отверстие; 3 - бункер    

Отделение частиц пыли от воздуха происходит при повороте воздушного потока в бункере на 180°. Освободившись от пыли, воздушный поток образует вихрь и выходит из бункера, давая начало выхода воздуха, который оставляет циклон через верхние отверстия 2.

Для нормальной работы циклона необходима герметичность бункера. В другом случае пыль с потоком воздуха будет выходить через верхние исходные отверстия (каналы). Для всех циклонов бункера должны иметь цилиндровую форму диаметром, который равняется 1,5D — для цилиндровых, и (1,1 - 1,2)D — для конических циклонов (D — внутренний диаметр циклона). Высота цилиндровой части бункера составляет 0,8D.

Для очистки значительных масс воздуха применяют батарейные циклоны БЦ-2; ЦРБ-150У и др.

Батарейные циклоны состоят из нескольких циклонных элементов малого диаметра, объединенных в одном корпусе, которые имеют общий подвод воздуха, а также общий бункер-собиратель.

Очистка воздуха в батарейных циклонах основана на использовании центробежных сил.

Коэффициент полезного действия циклонов зависит от концентрации и размеров частиц пыли. Средняя эффективность о чистки воздуха составляет 98 % при размере частиц 30 - 40 мкм, 80 % - при 10 мкм и 60 % - при 4 - 5 мкм.

Значительное распространение на предприятиях получают ротационные, противопотоковые ротационные и радиальные пылеулавливатели.

Хорошо себя зарекомендовали на предприятиях тканевые пылеулавливатели (рис. 6.3), применяются для средней и тонкой одноступенчатой очистки воздуха от мелкой сухой пыли (при начальной запыленности более 200 мг/м3). При очень большой запыленности воздуха (более 5000 мг/м3) тканевые пылеулавливатели используют как вторичные степени очистки.

Рис. 6.3 - Общая схема тканевого пылеулавливателя; 1 – воздуховод; 2 – канал для продувки; 3 – струшивающий механизм; 4 – коллектор; 5 – металлический корпус; 6 – рукава-фильтры; 7 – бункер; 8 – шнек  

Тканевый пылеулавливатель состоит из разборного металлического корпуса 5, разделенного на несколько вертикальных перегородок. В каждой секции располагаются цилиндровые рукава-фильтры 6 из вельвета, фланели или сукна. Тканевые фильтры характеризуются высокой эффективностью очистки воздуха от пороха (98 % и выше).

Принцип работы тканевого пылеулавливателя такой. Запыленный воздух попадает воздуховодом 1 в воздухораспределительную коробку бункера 7, откуда поступает в рукава 6. Пройдя фильтрацию, воздух подается в межрукавное пространство, а затем в коллектор 4. Пыль оседает на внутренней поверхности рукавов, откуда удаляется с помощью струшивающего механизма 3 или продувается потоком воздуха от специального вентилятора через канал 2. Пыль из рукавов попадает в бункер 7, откуда с помощью шнека 8 транспортируется за пределы циклона.

Одним из наилучших видов очистки воздуха от пыли и тумана является электрическая очистка. Этот процесс очистки построен на ударной ионизации воздуха в зоне коронирующего разряда, передачи заряда ионов частицами пыли, оседании их на осаждающих и коронирующих электродах электрических пылеулавливателей (рис. 6.4).

Электрические пылеулавливатели нашли широкое применение для очистки воздуха от очень мелких частиц пыли размером 0,01 мкм и меньше. Они разделяются на одноступенчатые и двухступенчатые. Питаются постоянным током высокого напряжения — 60 - 100 кВ.

В состав электрического пылеулавливателя входят: входной патрубок 1, осаждающий 2 и коронирующий 3 электроды, изолятор 4, исходящий патрубок 5 и бункер 6.

Основными силами, которые предопределяют движение частиц пыли к осаждающему электроду, являются: аэродинамические силы, силы притяжения и силы давления электрического "ветра".

Рис. 6.4 - Общая схема электрофильтра:   1 – входной патрубок; 2 – осаждающий электрод; 3 – коронирующий электрод; 4 – изолятор; 5 – исходящий патрубок; 6 – бункер  

Следовательно, при подаче запыленного воздуха через входной патрубок 1 происходит заряжение частиц пыли, которые двигаются к осаждающему электроду 2 под воздействием аэродинамических и электрических сил, а положительно заряженные частицы пыли оседают на негативном коронирующем электроде 3. Поскольку объем внешней зоны коронирующего разряда намного превышает объем внутренней, то большинство частиц пыли заряжается отрицательно. Поэтому основная масса пыли оседает на положительном электроде (стенках корпуса пылеулавливателя), а лишь относительно незначительная — на отрицательном коронирующем электроде. При этом особое значение приобретает электрическое сопротивление слоев пыли.

Пыль с малым удельным электрическим сопротивлением (р < 104 Ом∙см3) при прикосновении к электродам мгновенно теряет свой заряд и приобретает заряд, который отвечает знаку электрода; после чего между электродом и частицами пыли возникает сила отталкивания. Этой силе противодействует лишь сила адгезии, но если она недостаточна, то резко уменьшается эффективность очистки. Пыль со значительным электрическим сопротивлением тяжелее улавливается в электрофильтрах, поскольку разрядка частиц пороха проходит медленно. Поэтому в реальных условиях с целью снижения электрического сопротивления этих частиц увлажняют запорошенный воздух перед подачей, его в фильтр, увеличив, таким образом, эффективность очистки. Именно поэтому в промышленности используют несколько типичных конструкций сухих и мокрых пылеулавливателей. Электроды сухих пылеулавливателей периодически очищают струшивающими механизмами, а мокрых - подогреванием водяным паром.

Инженерная практика удостоверяет, что существующие пылеочистительные устройства не всегда обеспечивают необходимую очистку воздуха от пыли. Известно, что чем меньше частицы пыли, тем тяжелее их улавливать, а оседание частиц размером меньше 1 мкм становится практически невозможным. Поэтому в промышленности часто применяют метод акустической коагуляции, который базируется на увеличении размеров и массы частиц пороха под действием ультразвуковых колебаний.

На рис. 6.5 приведена схема форсуночного скруббера, который является разновидностью скруббера Вентури. Принцип работы его заключается в следующем. Воздушный поток по патрубку 3 подается на зеркало воды, где оседают самые крупные частицы пыли. Мелкодисперсная пыль, распределяясь по всему сечению корпуса 1, поднимается вверх навстречу потоку капель, который подается в скруббер через форсуночные пояса 2. Эффективность очистки в форсуночных скрубберах невысокая (0,6 - 0,7).

Рис. 6.5 - Схема форсуночного скруббера 1 — корпус; 2 — форсуночные пояса; 3 — патрубок  

Центробежные скрубберы батарейного типа (рис. 6.6) применяют для мокрой очистки нетоксичных и невзрывоопасных воздушных потоков от пыли. Принцип работы таких пылеулавливателей заключается в следующем.

При подаче запыленного воздуха через входной патрубок 5 частицы пыли откидываются на пленку жидкости 2 центробежными силами, которые возникают при вращении воздушного потока в скрубберы за счет тангенциального размещения входного патрубка. Пленка жидкости толщиной не меньше 0,3 мм образуется подачей воды через сопло 1 и непрерывно стекает вниз, затягивая частицы пыли в бункер 4. Эффективность очистки воздуха в таких скрубберах зависит от диаметра их корпуса, скорости воздуха во входном патрубке и дисперсности пыли.

Рис. 6.6 - Центробежный скруббер батарейного типа:   1 — сопло; 2 — пленка жидкости; 3 — корпус; 4 — бункер; 5 — входящий патрубок  

На предприятиях находят применение пять основных методов очищения атмосферного воздуха от паров растворителей, разбавителей (ацетона, бензола, ксилола толуола, формальдегида, аммиака и тому подобное), газов и других вредных веществ, а именно: абсорбция; адсорбция; хемосорбция; термическая нейтрализация; каталитическое обезвреживание и тому подобное.

Абсорбцию часто называют в технике скрубберным процессом очистки. Принцип этого метода заключается в разделении газовоздушной смеси на составные части поглощения одного или нескольких газовых компонентов (абсорбентов) этой смеси жидким поглотителем (абсорбентом) с образованием раствора. Разрушающей силой при этом является ингредиент концентрации на границе фаз "газ-жидкость". Растворенный в жидкости абсорбент в результате диффузии, проникает во внутренние слои абсорбента. Данный процесс определяется величиной поверхности разделения фаз, турбулентностью потоков и коэффициентом диффузии. Главным условием при выборе абсорбента является растворимость в нем добытого компонента и ее зависимость от температуры и давления.

Так, например, для удаления из технологических выбросов аммиака, хлористого или фтористого водорода как поглотительную жидкость применяют воду, реже — серную кислоту или вязкое масло и др.

На рис. 6.7 приведена схема абсорбера. В абсорбер через патрубок 1 поступает загазованный воздух с максимальным парциальным давлением, проходит через слой жидкости 5 (в виде пузырьков) и выходит через патрубок 3 с минимальным парциальным давлением. Поглощающая жидкость против потока поступает в аппарат через разбрызгиватель 4 и выходит через патрубок 7. Процесс абсорбции является гетерогенным, который протекает на границе "газ-жидкость", поэтому для его ускорения применяют разные устройства, которые увеличивают площадь контактного газа с жидкостью.

Для повышения эффективности, очистки воздуха от паров растворителей, разбавителей и газов применяют химические поглотители в виде водных растворов электролитов (кислот, солей, щелочей и тому подобное). Например, для очистки воздуха от диоксида серы как поглотителя (нейтрализатора) применяют раствор щелочи, в результате реакции получают соль:

 

Рис. 6.7 -Схема абсорбера для очищения атмосферного воздуха от газов и легких компонентов лакокрасочных материалов:

 

1 — входящий патрубок; 2 — патрубок для подачи жидкости;

3 — выходной патрубок; 4 — разбрызгиватель жидкости (поглотителя);

5 — поглотитель; 6 —опорная решетка; 7 — патрубок для отвода жидкости.

 

Каталитическая очистка.Для снижения токсичности двигателей внутреннего сгорания в транспортных средствах применяют нейтрализаторы выхлопных газов (рис. 6.8). Нейтрализатор — это дополнительное устройство, что вводится в выпускную систему двигателя для снижения токсичности выхлопных газов.

В инженерной практике наиболее распространенными являются каталитические нейтрализаторы. Работа таких нейтрализаторов заключается в глубоком (90 %) окислении окиси углерода и углеводородов в широком интервале температур (250 - 800 °С) в присутствии влаги, соединений серы и свинца.

В нейтрализаторах используют, как правило, платиновые катализаторы, которые ускоряют различные реакции. Катализаторы такого типа характеризуются низкими температурами на начальной стадии эффективной работы, высокой температуростойкостью, долговечностью при высоких скоростях газового потока. Однако нейтрализаторы с платиновыми катализаторами являются достаточно дорогими. Поэтому в современных нейтрализаторах используют больше дешевые катализаторы, изготовленные из соединений Fe2O3, Со3О4, Сг2О3 или МnО2. Такие нейтрализаторы работают в условиях больших температурных перепадов, вибрационных нагрузок и агрессивной среды.

На рис. 6.9. приведена схема каталитического нейтрализатора для автомобиля с дизельным двигателем внутреннего сгорания.

 

Рис. 6.8 -Схема установок для превращения токсичных компонентов промышленных отходов в невредные вещества:

 

а — каталитический реактор: 1 — рекуператор; 2 — контактный пристрой; 3 — катализатор; 4 — зажигатель; 5 — подогреватель; б — установка для очищения воздуха от паров формальдегида: 1 — шеститарелочная колонка; 2 — измеритель аммиака, 3 — реактор; 4 — емкость; 5 — насос; 6 — сборник; 7 — вентилятор.

 

Рис. 6.9 - Схема каталитического нейтрализатора:   1 — корпус; 2 — реактор; 3 — решетка; 4 — теплоизоляция; 5 — катализатор; 6 — фланец

Конструкция нейтрализатора имеет вид "трубы в трубе". Реактор состоит из внешней и внутренней перфорированных решеток, между которыми размещен слой гранулированного катализатора.

По характеру химических реакций нейтрализаторы такого типа делятся на: окислительные (воспламеняющиеся), обновительные, трехкомпонентные (бифункциональные).

6.9. Контрольные (экзаменационные, зачетные) вопросы

1. Характеристика атмосферы.

2. Состав атмосферы.

3. Значение атмосферы.

4. Строение (слои) атмосферы.

5. Источники загрязнения атмосферы.

6. Естественное и антропогенное загрязнение атмосферы.

7. Сравнение структуры выбросов стран Восточной и Западной Европы.

8. Основные загрязняющие вещества.

9. Последствия загрязнения атмосферы.

10. Законодательная защита атмосферы.

11. Архитектурно-планировочные мероприятия по защите атмосферы.

12. Технологические и санитарно-технические мероприятия по охране атмосферы.

13. Методы контроля и приборы для контроля за состоянием атмосферы и газообразных выбросов.

14. Основные способы очистки выбросов в атмосферу.

15. Гравитационное пылеулавливание.

16. Инерционное пылеулавливание (циклоны).

17. Тканевые пылеулавливатели.

18. Электрическая очистка газообразных выбросов.

19. Адсорбция и очистка скрубберах.

20. Каталитическая очистка и нейтрализация загрязненных газообразных выбросов.

 

6.10. Рекомендуемая литература

 

35. Бiлявський Г. О., Падун М. М., Фудуй Р. С. Основи загальної екології. - Київ: «Либiдь». – 1995. –370 с.

36. Джигирей В.С., Сторожук В.М., Яцюк Р.А. Основи екології та охорона навколишнього природного середовища. – Львів: Афіша, 2000. – 272 с.

37. Экология: Уч. Пособие / Под ред. С.А. Боголюбова. – М.: Знание, 1997. – 286 с.

38. Хотунцев Ю.Л. Экология и экологическая безопасность. – М: АКАДЕМА, 2002. – 479 с.

39. Батлук В.А. Основы экологии и охрана окружающей среды. Учебное пособие. – Львов: Афиша, 2001. – 236 с.

40. Злобін Ю.А. Основи екології. – К.: Лібра, 1998. – 254 с.

41. Мішина О.Ф. Десять лекцій з екології. – К.: 1991. – 98 с.

42. Валова (Копылова) В.Д. Основы экологии. Уч. пособ. – М.: 2002. – 321 с.

Министерство образования и науки Украины

Приазовский государственный технический университет

 

 

Кухарь В.В.,

Данилова Т.Г.

 

Тема 7: «Защита гидросферы»

 

 

Мариуполь, 2007

Тема 7. Защита гидросферы

7.1. Характеристика гидросферы.

 

Вода - одно из самых удивительных веществ на нашей планете. Мы можем видеть её в твёрдом (снег, лёд), жидком (реки, моря) и газообразном (пары воды в атмосфере) состояниях. Вся живая природа не может обойтись без воды, которая присутствует во всех процессах обмена веществ. Все вещества, поглощаемые растениями из почвы, поступают в них только в растворённом состоянии.

Вообще вода – инертный универсальный растворитель, то есть растворитель, который не изменяется под воздействием веществ, которые растворяет. Именно в воде когда-то зародилась жизнь на нашей планете. Благодаря мировому океану происходит терморегуляция на нашей планете. Без воды не может жить человек. Наконец, в современном мире вода – один из важнейших факторов, определяющих размещение производственных сил, а очень часто и средство производства.

Итак, важность воды и гидросферы – водной оболочки Земли, невозможно переоценить. Именно сейчас, когда темпы роста водопотребления огромны, когда некоторые страны уже испытывают острый дефицит пресной воды, особенно остро стоит вопрос снижения загрязнения пресной воды.

Гидросфера— водная оболочка Земли, совокупность океанов, морей, озер, рек ледяных образований, подземных и атмосферных вод. Общая площадь океанов и морей в 2,5 раза превышает территорию суши.

Гидросфера объединяет все свободные воды, которые могут передвигаться под влиянием солнечной энергии и сил гравитации, переходить из одного состояния в другое. Воды земли находятся в непрерывном движении.

Общие запасы воды на Земле составляют около 1386 млн. км3. Большая часть (около 97,5%) — это океаническая вода (соленая или в значительной мере минерализованная), она занимает свыше 70 % всей земной поверхности.

На Мировой океан приходится 96,5 % объема водной массы.

Объем пресных вод составляет около 35 млн. км3, или 2,5 % общих запасов воды на Земле. Большая часть пресных вод (68,7 %) сосредоточеиа в ледниках и снежном покрове (основные запасы находятся в Антарктиде). Приток материковых вод в Мировой океан (ежегодно возобновляемые водные ресурсы) составляет 45 тыс. км3.

Распределение водных ресурсов на суше весьма неравномерное.

Например, в России азиатская часть обеспечена водными ресурсами намного лучше, чем европейская. На душу населения в приходится 16,6 тыс. м3 год всех речных вод и 3,9 тыс. м3 год подземного стока. Большая часть Украины так же хорошо обеспечена водными ресурсами.

Сложности с водообеспечением ощущаются в республиках Средней Азии. Дефицит пресной воды ожидается в перспективе в южной половине европейской части континента в связи с интенсивным развитием в этом районе орошаемого земледелия и других водоемких отраслей народного хозяйства. Именно поэтому в этом регионе создается большое число водохранилищ, позволяющих увеличивать речной сток в маловодные периоды, когда недостаток воды проявляется особенно остро.

В Средней Азии, где в последние десятилетия быстро развивалось орошаемое земледелие, для восполнения недостатка в воде и умножения водных ресурсов в вегетационный период необходимы создание в горах системы.

Выделяют следующие характеристики, важные для описания воды как лимитирующего фактора в экосистеме: соленость, реакция среды (кислотность), газовый состав, жесткость, доступная площадь водного запаса и др.

Соленость: Водный обмен теснейшим образом связан с солевым. Он приобретает особое значение для водных организмов (гидробионтов). Для всех водных организмов характерно наличие проницаемых для воды покровов тела, поэтому различие в концентрации растворенных в воде солей и солей, определяющих осмотическое давление в клетках организма, создает осмотический ток. Он направлен в сторону большего давления.

Реакция среды (рН): Распространение и численность популяций существенно зависит от реакции почвы или водной среды. Выпадение "кислых дождей" вызывает закисление различных объектов окружающей среды. Сейчас проблема "кислых дождей" стала приобретать глобальный характер. Влияние закисления сводится к следующему. Снижение рН ниже 3, также как повышение выше 9, приводит к повреждению протоплазмы корней большинства сосудистых растений. Изменение рН в почве вызывает ухудшение условий питания: снижается доступность биогенных элементов для растений. Снижение рН до 4,0 - 4,5 в почве или донных осадках в водных экосистемах вызывает разложение глинистых пород (алюмосиликатов), вследствие чего среда становится токсичной из-за поступления в воду ионов алюминия (Al). Даже железо и марганец, необходимые для нормального роста и развития растений, при низких рН становятся токсичными вследствие перехода в ионную форму. Пределы устойчивости к закислению почвы у разных растений различны, но только немногие растения могут расти и размножаться при рН ниже 4,5. При высоких значениях рН, т. е. при подщелачивании, также создаются неблагоприятные условия для жизнедеятельности растений. В щелочных почвах железо, марганец, фосфаты присутствуют в виде малорастворимых соединений и плохо доступны для растений.

Резко отрицательное воздействие оказывает на биоту закисление водных экосистем. Повышенная кислотность действует негативно в трех направлениях:

· нарушения осморегуляции, активности ферментов (они имеют оптимумы рН), газообмена;

· токсического воздействия ионов металлов;

· нарушений в пищевых цепях, изменения пищевого рациона и доступности пищи.

Газовый состав среды обитания: Для многих видов организмов, как бактерий, так и высших животных и растений, концентрация кислорода и двуокиси углерода, которые составляют в атмосферном воздухе 21 % и 0,03 % по объему соответственно, являются лимитирующими факторами. В водных экосистемах количество и состав газов, растворенных в воде, сильно варьирует. В водных объектах - озерах и водохранилищах, богатых органическим веществом - кислород становится фактором, лимитирующим процессы окисления, и тем самым приобретает первостепенную важность.

В воде содержится значительно меньше кислорода, чем в атмосферном воздухе. Растворимость кислорода в воде повышается с понижением температуры и снижается с повышением солености.

Общее количество кислорода в воде обеспечивается поступлением из двух источников: из атмосферного воздуха (путем диффузии) и из растений (как продукт фотосинтеза). Физический процесс диффузии из воздуха протекает медленно и зависит от ветра и движения воды, поступление кислорода при фотосинтезе определяется интенсивностью последнего и зависит прежде всего от освещенности и температуры воды. Вследствие этих причин количество кислорода, растворенного в воде, сильно изменяется в течение суток, в разные сезоны, а также отличается в различных физико-географических и климатических условиях.

Вода, поступающая из почвы в растения, почти полностью испаряется через поверхность листьев. Это явление называется транспирацией. Транспирация - уникальное явление в наземных экосистемах, играющее важную роль в энергетике экосистем. Рост растений существенно зависит от транспирации.

Если влажность воздуха слишком велика, как, например, в тропическом лесу, где относительная влажность приближается к 100 %, то деревья отстают в росте. В этих лесах большая часть растительности представлена эпифитами, по-видимому, из-за отсутствия "транспирационной тяги".

 

 

Значение гидросферы.

Значение гидросферы в жизни биосферы огромно: в ней протекает основное количество химических реакций, обусловливающих производство биомассы и химическую очистку биосферы. Вода входит в состав клеток и тканей любого животного и растения. Сложнейшие реакции в животных и растительных организмах могут цротекать только при наличии воды. Климат на Земле во многом зависит от водных пространств и содержания водяного пара в атмосфере.

За 40 дней весь поверхностный пятисотметровый слой воды в океане проходит через фильтрационный аппарат планктона, а в течение года вся вода в океане очищается планктоном. Концентрация растворенных в морской воде солей составляет около 3,5 %, причем по химическому составу на 99,9 % это десять ионов: натрий, калий, хлор, бром, фтор, магний, кобальт и др. Соотношение главных ионов на протяжении миллионов лет остается постоянным, несмотря на непрерывный обмен веществ между океаном и сушей.

Источниками централизованного водоснабжения являются поверхностные воды, доля которых в общем объёме водозабора составляет 68 %, и подземные воды – 32 %.

С точки зрения экологии вода, т.е. ее количество и качество в окружающей среде, является лимитирующим физическим фактором как в наземных, так и в водных экосистемах. Вода представляет собой ресурс, относящийся ко всей экосистеме. Она составляет основную массу организмов животных и растений. Ткани большинства живых организмов на 50 - 80 % состоят из воды. У ряда организмов содержание воды еще выше: в теле медузы, например, содержится около 95 % воды, в тканях моллюсков - 92 %. Внутренняя среда практически всех известных организмов является водной, и все обменные процессы протекают именно здесь.

Водный обмен протекает в двух направлениях: поступление воды в организм и выделение воды из организма.

У высших растений он представляет собой насасывание воды из почвы корневой системой, проведение ее вместе с растворенными веществами к отдельным органам и клеткам и выведение путем транспирации. В водном обмене у высших растений около 5 % воды используется в ходе фотосинтеза, остальная часть идет на компенсацию испарения и поддержание осмотического давления.

Животные получают воду в виде питья и с пищей. Выводится вода с мочой и экскрементами, а также путем испарения. Многие организмы способны получать и отдавать воду через кожные покровы или специализированные участки кожи. В наземных экосистемах это многие растения, беспозвоночные животные, амфибии, получающие влагу из росы, тумана, дождя. В водных экосистемах этой способностью обладают практически все организмы.

 

7.3. Источники и виды загрязнений водных ресурсов. Промышленные загрязнения.

Основная причина загрязнения водных бассейнов — сброс в водоемы неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод промышленными предприятиями, коммунальным и сельским хозяйством.

Если город, например, потребляет в день 600 тыс. м3 воды, то он дает около 500 тыс. м3 сточных вод. Нерациональное ведение сель-ского хозяйства также способствует загрязнению вод-ных источников. Остатки удобрений и ядохимикатов, вымываемые из почвы, попадают в водоемы и загряз-няют их.

Загрязнения, поступающие в сточные воды, услов-но можно разделить на несколько групп:

По физическому состоянию выделяют нерастворимые, коллоидные и растворенные примеси. По своей природе загрязнения делятся на минеральные, органические, бактериальные и биологические.

Минеральные загрязнения обычно представлены песком, глинистыми частицами, частицами руды, шлака, минеральных солей, растворами кислот, щелочей и дру-гими веществами.

Органические загрязнения, в свою очередь, подразделяются по происхождению на растительные и животные. Растительные органические загрязнения представляют собой остатки растений, бумаги, растительное масло и др. Загрязнения животного происхождения — это физиологические выделения людей и животных, остатки тканей животных, клеевые вещества и др.

К бактериальным и биологическим загрязнениям относятся различные микроорганизмы, в частности дрожжевые и плесневые грибки, мелкие водоросли и бактерии (как сапрофиты, так и патогенные формы). Бактериальное и биологическое загрязнение свойственно главным образом бытовым сточным водам и стокам некоторых промышленных предприятий. Среди последних необходимо указать на бойни, кожевенные заводы, фабрики первичной обработки шерсти, меховые производства, биофабрики, предприятия микробиологической промышленности и др.

Основными источниками загрязнения водоёмов служат предприятия чёрной и цветной металлургии, химической и нефтехимической, целлюлозно-бумажной, лёгкой промышленности.

Увеличения расходования воды промышленностью связано не только с быстрым ростом последней, но и с ростом водоёмкости производства, то есть увеличение расхода воды на единицу продукции.

Так на производство 1 тонны хлопчатобумажной ткани фабрики расходуют около 250 м3 воды, а на производство 1 тонны синтетического волокна – 2590 – 5000 м3. Много воды требуется химической промышленности и цветной металлургии: на производство 1 т аммиака затрачивается 1000 м3 воды, синтетического каучука – 2000 м3, никеля – 4000 м3, меди – 500 м3, пластмассы – 500-1000 м3. Для сравнения: на выплавку 1 т чугуна тратится 180 – 200 м3 воды. На выплавку 1 т стали – 150 м3 воды, на производство 1 т проката – 10-15 м3 воды, нефти – 20 м3.

Чёрная металлургия. Объём сбрасываемых сточных вод составляет около 12 млрд. м3, сброс загрязнённых сточных вод достиг 850 млн. м3. Так в России предприятия Магнитогорска, Липецка, Екатеринбурга, Челябинска, Череповца, Новокузнецка не обеспечивают нормативную очистку сточных вод.

Цветная металлургия.Объём сброса загрязнённых сточных вод превысил 537,6 млн. м3. Сточные воды загрязнены минеральными веществами, флетореагентами (цианизы, ксантогенаты), солями тяжёлых металлов (медь, свинец, цинк, никель, ртуть и другие), мышьяком, хлоридами и другими веществами.

Деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность. Главный источник образования сточных вод в отрасли – производство целлюлозы, базирующееся на сульфатном и сульфитном способах варки древесины и отбелки.

Нефтеперерабатывающая промышленность. В поверхностные водоёмы предприятиями отрасли было сброшено 543,9 млн. м3 сточных вод. В результате в водоёмы попали в значительном количестве нефтепродукты, сульфаты, хлориды, соединения азота, фенолы, соли тяжёлых металлов и др.

Химическая и нефтехимическая промышленность.В природные водные объекты сброшено за год 2467,9 млн. м3 сточных вод, вместе с которыми в водоём попали нефтепродукты, взвешенные вещества, азот общий, азот аммонийный, нитраты, хлориды, сульфаты, фосфор общий, цианиды, роданиды, кадмий, кобальт, марганец, медь, никель, ртуть, свинец, хром, цинк, сероводород, сероуглерод, спирты, бензол, формальдегид, фурфурол, фенолы, поверхностно-активные вещества, карбамиды, пестициды, полуфабрикаты.

Машиностроение. Сброс сточных вод травильных и гальванических цехов предприятий этой отрасли, например, в 1993 году составил 2,03 млрд. м3, в том числе загрязнённых – 0,95 млрд. м3, в первую очередь нефтепродуктами, сульфатами, хлоридами, взвешенными веществами, цианидами, соединениями азота, солями железа, меди, цинка, никеля, хрома, молибдена, фосфора, кадмия.

Лёгкая промышленность. Основное загрязнение водоёмов происходит от текстильного производства и процесса дубления кож. В сточных водах текстильной промышленности наличествуют взвешенные вещества, сульфаты, хлориды, соединения фосфора и азота, нитраты, синтетические поверхностно-активные вещества, железо, медь, цинк, никель, хром, свинец, фтор и другие. Кожевенное производство сбрасывает в водоёмы воду с высоким содержанием соединений азота, фенолов, синтетических поверхностно-активных веществ, жиров и масел, хрома, алюминия, серов

© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти