Тема: общие сведения об экологии.

Тема: ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭКОЛОГИИ.

 

Предмет и задачи экологии.

Слово «экология» происходит от греч ojkos (жилище, убежище, дом) и logos (наука) и означает дословно: наука о доме.

Термин «экология» введен в науку нем. биологом Эрнстом Геккелем в 1866г. Для применения исключительно в сфере биологических наук (зоологии, биологии), когда речь шла об изучении взаимосвязей между растительными и животными сообществами.

Точка зрения на экологию как раздел биологии долгое время поддерживалась многими учеными и исследователями.

Рождение экологии как самостоятельной науки относят примерно к 1900г., хотя сам термин начал широко применятся в 80-е гг. 20 века.

К концу 20в. сложилось мнение, что экология как наука выходит за рамки биологии, является междисциплинарной и стоит на стыке биол-х, геолого-географ-х, технических и социально-эконом-х наук. Первоначальное представление об экологии уходит на 2-ой план и вытесняется экологическими проблемами сегодняшнего дня.

С конца 60-х гг. развернулось движение, которое известный амер. Эколог Ю.Одум назвал «всеобщей озабоченностью проблемами ОС». С этого времени мировая общественность ставит в центр внимания человечества проблемы, связанные с истощением ПР, демографической и продовольственной проблемами, загрязнением ОС, которые являются угрозой здоровью людей и существованию природных и созданных человеком экосистем.

Возникли новые термины, такие как экол-я безопасность, э.кризис, э.катастрофа, культура, нравственность и др.

В настоящее время бурно развивается экологизация различных дисциплин, под которой понимается процесс последовательного внедрения технологических, управленческих и др. решений, позволяющих повысить эффективность использования ПР.

Итак, экология – комплексная наука, изучающая среду обитания живых существ (включая человека), а также взаимоотношения между этими существами.

Основная задача экологии – детальное изучение основ структуры и функционирования, природных и созданных человеком систем.

 

Современные разделы экологии.

Экологию по размерам объектов изучения делят на:

1. аутоэкологию – изучает взаимосвязи отдельного организма и его среды;

2. демэкологию – популяция и ее среда;

3. синэкологию – сообщество и среда;

4. геоэкологию – крупные геосистемы;

5. мегаэкологию – учение о биосфере в целом.

По отношению к предметам изучения экологию подразделяют на экологию микроорганизмов, грибов, растений, животных, человека, с/х, прикладную, инженерную.

К основным разделам экологии относятся:

· Общая экология – учение об основных закономерностях и принципах взаимодействия биотических и абиотических компонентов среды.

· Специальная экология – включает чисто биологические разделы экологии.

· Различие экологии человека и социальной экологии, в которых объектом изучения является человек, в том, что социальная экология не охватывает биологическую сторону человека, проявляющуюся в воздействии факторов среды на здоровье человека.

· Глобальная экология – направлена на урегулирование взаимоотношений человечества как биологического вида, живущего на Земле и подвергающего ее негативным воздействиям, с ОС с целью сохранения ее в пределах всей биосферы.

· Прикладная экология – изучает механизмы разрушения биосферы человеком и способы предотвращения этого процесса, а также разрабатывает принципы рационального природопользования.

· Охрана окружающей среды (ООС ) – система государственных и общественных мер, направленных на сохранение, воспроизводство и рациональное использование ПР и улучшение состояния пр. среды, является частью прикладной экологии.

 

Тема: БИОСФЕРА.

Основные понятия и определения.

Биосфера (от греч. bios – жизнь, sphaira – шар) – область жизни, пространство на поверхности Земли, в котором обитают живые существа.

Термин введен в 1875г. австрийским геологом Э.Зюссом.

Учение о биосфере создано русским ученым академиком В.И.Вернадским. Он впервые выдвинул тезис о роли «живого вещ-ва» в формировании и поддержании основных физико-хим. св-в оболочек Земли.

Зюсс рассматривал биосферу как пространство, заполненное живыми организмами (ЖО), а Вернадский подчеркивал, что биосфера- это не только пространство, где обитают ЖО, но и зона влияния последних.

Биосфера возникла около 3,5-4,5 млрд. лет назад под влиянием солнечной энергии в результате длительных биохим-х процессов

В биосферу входят: 1). нижняя часть атмосферы, состоящая из тропосферы и нижней части стратосферы, высотой до 15-20 км;

2). гидросфера, где наблюдается жизнь ниже глубины М. океана на 1-2 км;

3). верхняя частьлитосферы – почва. А также на глубине до 4,5 км в нефтеносных водах найдены МО. Верхней границей служит защитный озоновый экран, который предохраняет ЖО от вредных у/ф лучей.

Границы биосферы определяются наличием условий для жизни различных орг-мов.

Поле существования жизни определяют пять условий:

1 - достаточное кол-во О₂ и СО_2;

2 – достаточное кол-во воды;

3 – прожиточный минимум минеральных вещ-в;

4 – благоприятные Т;

5 – соленость среды, там, где концентрация солей в 10 раз больше чем в морской воде (10-15 мг/л), жизни нет.

 

Живое вещество.

 

Определяя биосферу, Вернадский вводит понятие «живое вещ-во» - совокупность всех ЖО, населяющих Землю.

Живое вещ-во планеты в основном сосредоточено в растениях суши.

 

Таблица 1.

Биомасса живого вещества

№п.п.	Сфера распространения	Масса, %	Масса в целом, %
	Суша: Растения Животные и МО Итого:	99,2 0,8	99,87
	Океан: Растения Животные и МО Итого:	6,3 93,7	0,13

 

Суммарная масса всех живых существ, населяющих биосферу, составляет биомассу Земли.

Общий вес живого вещества на Земле оценивается величиной равной 2,4-3,6∙10¹² т. Биомасса живого вещества составляет лишь 0,0001% от массы биосферы.

Существует след. классификация живого вещ-ва по способу питания:

1). Автотрофы – организмы, способные синтезировать орг. вещество из минирального. Они подразделяются на: а). фотоавтотрофы – используют в качестве энергии солнечный свет;

б). хемоавтотрофы – используют энергию окисления хим. веществ (синтезируют сахар в отсутствии солнечного света. Энергию для этого процесса, например, некоторые сине-зеленые водоросли берут, окисляя сероводород до серы или серу до сульфата (SО₄). Каждая из этих реакций сопровождается высвобождением энергии, которая затем используется для превращения СО₂ в глюкозу).

2). Гетеротрофы – организмы, нуждающиеся для питания в орг. веществе, созданном др. организмами.

3). Миксотрофы – организмы со смешанным типом питания.

 

 

Экологическая система.

Экосистемы являются основными структурными звеньями биосферы.

Экосистема – комплекс живых и косных компонентов, связанных между собой обменом в-ва и энергией (рис. 1).

Биоценоз – совокупность растений, животных и МО, совместно населяющих определенный участок суши или водоема, а также совокупность взаимодействий между ними.

Биотоп - участок суши или водоема с однотипными условиями климата, рельефа и др. абиотических факторов.

Экосистемой можно назвать и естественные (лес, луг) и искусственные (аквариум) комплексы. Для обозначения природной экосистемы в экологии используется термин «биогеоценоз».

МО

литосфера

животные

растения

атмосфера

гидросфера

 

 

атмосфера

 

 

биотоп биоценоз

 

экосистема

 

Рис. 1 Схема экосистемы.

Энергия.

Под термином «энергия» в физике понимают способность производить работу. Известные законы физики, касающиеся энергии распространяются и на биологические системы.

(1-й закон термодинамики или закон сохранения энергии: эн. может переходить из одной формы в др., но не исчезает и не создается заново.

2-й закон термодинамики: эффективность самопроизвольного превращения кинетической эн. в потенциальную всегдаменьше 100%. Др. словами, процессы, связанные с превращением эн., могут происходить самопроизвольно только при условии, что эн. переходит из концентрированной формы в рассеянную).

Все многообразие проявлений жизни и все, что происходит с ЖО, начиная от зарождения жизни и до гибели, - сопряжено с переносом и превращением энергии.

Источником первичной эн. для экосистем является лучистая эн. Солнца, которую растения используют в процессе фотосинтеза для образования орг. в-ва.

При фотосинтезе из в-в, бедных энергией - СО₂ и Н₂О, образуется глюкоза – богатое эн. в-во.

 

6СО₂ + 6Н₂О = С₆ Н₁₂О₆ + 6О₂

 

 

Информация.

Информация – совокупность сведений, знаний, данных. В экологическом аспекте под информацией понимается энергетическое слабое воздействие, которое воспринимается организмом как сообщение о возможном влиянии на него со стороны др. организма или факторов среды и вызывающее его ответную реакцию.

Информация выступает одновременно и как один из важнейших природных ресурсов и как общественное достояние, т.к. все развитие человечества – результат освоения и переработки информации, получаемой из ОС.

Информация для экологии имеет большое значение для прогнозирования взаимосвязей в сообществах, экосистемах, в системе «человек-природа».

Эдафические факторы.

Эдафические факторы - вся совокупность физических и химических свойств почвы – структура почвы, химический состав, циркулирующие в почве вещества – вода и т.п.

 

Факторы.

Это все факторы, связанные с водой: солевой режим, скорость течения, содержание органических веществ, насыщенность кислородом, прозрачность воды и т.д.

Антропогенные факторы -все те формы деятельности человека, приводящие к изменению среды обитания ЖО или непосредственно влияющие на саму жизнь ЖО. Могут быть как «+» (посадка леса, садов, создание заповедников и т.п.), так и «-» (вырубка лесов, загрязнение ОС и т.п.)

Биотические факторы – всевозможные формы влияния ЖО др. на др. Все биотические связи можно разделить на 6 групп:

1. Нейтрализм (О; О) -если две совместно обитающие популяции не влияют др. на др.

2. Аменсализм (О; -) – для одного из совместно обитающих видов влияние др. отрицательно, в то время как угнетающий не получает ни вреда, ни пользы (светолюбивые травы, растущие под елью, страдают от затенения, а дереву это безразлично).

3. Комменсализм (О; +) – один вид получает какую-либо выгоду, не нанося др. ни вреда, ни пользы. Различают подгруппы комменсализма:

· нахлебничество – потребление пищи хозяина (гиены подбирают остатки недоеденной пищи львов);

· квартиранство – использованиеодними видами др. в качестве убежища или жилища.

4. Симбиоз (+; +) – взаимовыгодные связи.

5. Конкуренция ( -; -) – взаимоотрицательные связи.

6. Хищничество и паразитизм (+; -) - для одного положительные, для второго отрицательные связи.

Лимитирующий фактор.

Лимитирующий фактор – который ставит рамки для протекания какого-либо процесса в экосистеме или существования организма. Взаимоотношения организмов со средой представляют собой сложный процесс, в котором можно выделить наиболее слабые звенья. Идея о том, что выносливость организма определяется самым слабым звеном среди всех его экологических потребностей, впервые была высказана химиком – органиком Ю.Либихом в 1840 году.

Закон Либиха гласит: «Веществом, находящимся в минимуме управляется развитие организма».

Лим. фактором может быть не только недостаток, но и избыток какого-либо фактора.

Представление о лимитирующем влиянии максимума ввел американский ученый В.Шелфорд в 1913 г.

Правило Шелфорда: «Присутствие организма в данном местообитании зависит от комплекса экологических факторов, к каждому из которых у ЖО существует определенный диапазон толерантности (устойчивости).

Толерантность (от греч. – терпение) – способностьЖОвыдерживать изменения условий жизни (колебания Т, влажности и т.п.).

Закон Либиха-Шелфорда –« У любого организма существуют границы толерантности. Эти границы определяются значениями, в пределах которых только и возможно существование жизни данного организма».

 

1 – границы толерантности

2 - оптимальные условия

3 - стресс

 

Рис. 3. Влияние интенсивности фактора на жизнедеятельность организмов.

Экологическая сукцессия.

Несмотря на длительность существования различных экосистем, в природе часто складываются такие условия, когда виды резко снижают свою численность и даже исчезают из экосистем. При этом др. виды этого же трофического уровня от этого выигрывают, и их численность растет. В целом постепенно происходит процесс замещения одних видов др. Т.о., последовательная смена биоценоза в экосистеме при изменении экофакторов называется экологической сукцессией.

Цепь сменяющих др. др. биоценозов называется сукцессионным рядом.

Процессы сукцессии занимают определенные промежутки времени. Чаще всего это годы и десятилетия, но встречаются и очень быстрые смены сообществ (Н., во временных водоемах) и очень медленные - вековые изменения экосистем, связанные с эволюцией на З.

Причиной начала сукцессии являются изменения свойств среды обитания, возникающие под влиянием комплекса факторов. Такие факторы бывают естественными (отступление ледников, наводнения, землетрясения, извержения вулканов, пожары) и антропогенными (расчистка лесных угодий, распашка участков степи, создание прудов и водохранилищ, пожары, загрязнения экосистем).

В зависимости от обстоятельств, предшествовавших началу процесса, сукцессии бывают:

1. антропогенные, вызванные хоз.деятельностью человека;

2. катастрофические, связанные с к-либо катастрофическими для экосистемы природными или антропогенными факторами (извержение вулкана, загрязнение ОС);

3. пирогенные, вызванные пожаром независимо от его причин;

4. зоогенные (фитогенные), вызванные необычно сильным воздействием животных (растений), как правило, в результате их массового размножения.

По общему характеру сукцессию делят на первичную и вторичную.

Первичная сукцессия - начинается на местности, неизмененной деятельностью ЖО (формируются устойчивые сообщества на скалах, песках, застывшей лаве). Основная функция первичной сукцессии - постепенное накопление органического вещества. Далее меняется гидрологический режим и происходят прочие изменения местообитания

 

Тема: ЭКОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА

 

Среда обитания человека

Среду обитания человека так же, как и любого живого организма, можно подразделить на несколько условных ти­пов:

1. информационная среда, которую можно считать фильт­ратом внешних впечатлений, поступающих в мозг. Для человека понятие информационной среды усложняется по сравнению с животными на не­сколько порядков в связи с наличием большого количе­ства видео- и словесной информации, т. е. того, что мы называем культурной средой;
2. минимальная среда, т. е. наличие тех необходимых ре­сурсов, без которых невозможна сама жизнь;
3. физиологическая среда жизни, т. е. минимальная среда плюс наличие условий обеспечения некоторых более сложных потребностей, которое человек, как и любой другой живой организм, получает из среды. Это, напри­мер, не просто питание, а полноценное питание или обеспечение потребности в движении и многое подоб­ное;
4. экологическая среда -среда обитания каждого человека или группы лю­дей.

В свою очередь экологическая среда каждого отдельного человека, окружающая его как в природных экосистемах, так и в усло­виях городского или сельского существования, также подраз­деляется на несколько видов:

• собственно природная среда, т. е. те природные экосис­темы, в которых живет данная группа людей. Этот вид среды имеет свойство самоподдержания и саморегуля­ции. Человек здесь ощущает энергетическое состояние среды, т. е. наличие определенных климатических условий, электромагнитных полей, атмосферные условия, вод­ную компоненту среды, ландшафт, облик и состав био­логического окружения.
• агротехническая среда: состоит из полуискусственных агроэкосистем - сельскохозяйственные угодья, культурные ландшафты, зеленые насаждения, построй­ки, бульвары, сады и т. п. Этот вид среды требует уси­лий человека по ее поддержанию. Также состоит из полностью искусственных экосистем - внутреннее пространство жилищ и производственных помещений, транспорт, культурно-архитектурная сре­да, среда вещей и прочее полностью созданы человеком и не могут без него существовать;
• социальная среда - его куль­турно-психологическое окружение, социум и та часть информационной среды, которая по своему происхож­дению связана с культурой, а не с природой.

 

 

Псевдопотребности

. Псевдопотребности - потребности в предметах роско­ши и следовании каким-то привычкам.

 

Ноосфера

На современном этапе развития общества, когда человек стал главным действующим началом в биосфере, биосфера перешла в свою новую, более высокую ступень- ноосферу, т.е. в сферу разума. Понятие введено В.И.Вернадским и означало материальную оболочку Земли, измененную в результате воздействия человека на природу.

В ноосфере в качестве элементарной структурной единицы принимается нообиогеоценоз. Нообиогеоценоз, в отличие от биогеоценоза включает дополнительное равноправное сообщество, называемое нооценозом – совокупность общества, средств труда и продуктов труда.

 

Механическая очистка газов.

 

 

Предназначена для выделения из промышленных выбросов твердых частиц. В практике газоочистки известны разнообразные методы и аппараты удаления пыли и вредных газов.

Устройства для очистки газов от твердых частиц можно разделить на следующие группы:

1. Аппараты сухой очистки воздуха, в которых пыль отделяется от газов под действием силы тяжести, инерции (инерция – т.е. тело находится в состоянии покоя или движется равномерно и прямолинейно, если на него не действуют др. тела) или центробежной силы (пылеосадительные камеры, инерционные плеуловители, циклоны).

Циклоны рекомендуется использовать для предварительной очистки газов, и устанавливаются перед фильтрами и электрофильтрами.

2. Аппараты мокрой очистки газов, в которых твердые частицы улавливаются жидкостью (промывные башни, скоростные газопромыватели и т.д.). Имеют широкое распространение, т.к. характеризуются высокой эффективностью очистки от частиц мелкодисперсной пыли с размером более 0,3-1,0мкм, а также возможностью очистки от пыли горячих и взрывоопасных газов. Принцип их действия основан на осаждении частиц пыли на поверхности капель или пленки жидкости, в качестве которой используется либо вода, либо хим. раствор. Наиболее распространенными апп-ми мокрой очистки являются скрубберы Вентури (форсуночные, центробежные и др. скрубберы).

Недостатки работы мокрых пылеуловителей:

а). Образование большого количества шламонакопительных стоков, для обработки которых требуется спец. оборудование;

б). Наличие в очищенных газах капель жидкости с частицами пыли, забивающие газоходы и дымососы.

3. Аппараты фильтрационной очистки – предназначены для тонкой очистки газов за счет осаждения частиц пыли на поверхности пористых фильтрующих перегородок. По типу перегородки фильтры делятся на:

· Фильтры с зернистым слоем (неподвижные свободно насыпанные зернистые материалы - песок, стекло и т.д.). Используются для очистки от пыли механического происхождения, они просты в эксплуатации и дешевы.

· Фильтры с гибкими пористыми перегородками (ткани, войлоки и др.). Широко используются для тонкой очистки газов от примесей. Их основные недостатки – малая термостойкость, низкая прочность.

· Фильтры с полужесткими пористыми перегородками (вязанные и тканые сетки, могут изготавливаться из стали, меди и др. металлов). Могут работать в широком диапазоне Т и в агрессивных средах.

· Фильтры с жесткими пористыми перегородками, изготавливаются из пористой керамики, металлов. Обладают высокой прочностью, коррозионной стойкостью, жаростойкостью, находят широкое применение для очистки горячих газов и жидкостей, выбросов дыма, кислот, тумана.

4. Аппараты электрофильтрационной очистки газов предназначены для очистки больших объемных расходов газа от пыли. Принцип действия основан на осаждении частиц пыли в электрическом поле (осаждаются на спец. электродах).

Пылеулавливатель выбирают с учетом степени запыленности газа, измельчанности частиц и требований к очистке газа.

Эффективность очистки характеризуется так называемой эффективностью по массе или коэффициентом улавливания. Этот коэффициент показывает, какая доля общей массы частиц будет улавливаться, т.е. является обобщенным параметром, отражающим эксплуатационные качества газоочистного устройства.

 

Свх – Свых

Э = —————— ∙ 100, %

Свх

 

Эффективность определяют по отношению разности количества твердых частиц на входе в пылеуловитель и выходе из него к их количеству на входе, %.

 

 

Сорбционная очистка газов

 

Предназначена для удаления из промышленных выбросов парообразных и газообразных примесей.

Сорбцией называется поглощение твердым телом (адсорбция) или жидкостью (абсорбция) вещества из окружающей среды.

Очистка газовых выбросов методом абсорбции заключается в разделении газовоздушной (среды) смеси на составные части путем поглощения одного или нескольких газовых компонентов (абсорбтивов) этой смеси жидким поглотителем (абсорбентом) с образованием раствора.

Состав абсорбента выбирают из условия растворения в нем поглощаемого газа, например, для удаления из технологических выбросов таких газов, как аммиак (NН₃), NО_х, хлористый водород (НCl) целесообразно применять в качестве поглотительной жидкости воду, для улавливания ароматических у/в – вязкие масла, для очистки газов от SО₂, Н₂S и метилмеркаптана их нейтрализуют раствором щелочи, в результате чего получают соль:

 

SО₂ + 2NаОН = Nа₂SО₃ + Н₂О

 

Установки метода абсорбции наз. абсорберами.

Достоинства: непрерывность ведения технологического процесса, экономичность очистки.

Недостатки: 1. громоздкость оборудования,

2. необходимость создания систем жидкостного орошения,

3. в процессе работы образуется большое кол-во отходов, состоящих из смеси пыли, поглощающей жидкости, вредных примесей, которые подлежат дальней транспортировке и утилизации, что удорожает процесс очистки.

При адсорбционных методах очистки газы поглощаются твердыми пористыми веществами.При этом молекулы газа прилипают к поверхности твердого тела под действием межмолекулярных сил притяжения (силы Вандер-Ваальса).

Адсорбция рекомендуется для очистки газов с невысокой концентрацией вредных компонентов.

В качестве адсорбентов применяют активированные угли, силикагель, цеолиты.

Эффективность процесса зависит от пористости адсорбента.

Адсорбенты характеризуются величиной поглотительной способности – величиной адсорбции (а, г/100г) по конкретному веществу. Поглощающая способность определяется наличием в его объеме большого кол-ва пор различного размера. Величина адсорбции зависит от свойств адсорбента и поглощаемого вредного вещества (адсорбтива). Кроме того, величина адсорбции зависит от внешних условий: давления пара вредного вещества в очищаемом газе и температуры.

С увеличением Р вредного в-ва в газе растет величина адсорбции. С увеличение Т происходит снижение адсорбционной способности ак. угля.

Процессы сорбции проводят в аппаратах с неподвижным, движущимся и псевдоожиженным (кипящим) слоем сорбента в установках периодического и непрерывного действия. Аппараты выполняются в виде вертикальных, горизонтальных и кольцевых емкостей, заполненных пористым адсорбентом, ч/к проходит поток очищаемого газа. Выбор конструкции определяется расходом очищаемого газа, размером частиц адсорбента, требуемой степени очистки и др. факторами.

Наибольшее распространение получили адсорберы периодического действия, в которых период очистки газов чередуется с периодом регенерации твердого адсорбента (выдувается воздухом).

 

 

Классификация сточных вод.

 

Основная причина загрязнения водного бассейна – сброс неочищенных сточных вод (СВ) промышленными предприятиями, коммунальным и сельским хоз-ми.

Сточные воды – это воды, использованные на бытовые, промышленные и др. нужды и загрязненные различными примесями, изменившими их первоначальный хим. состав и физ. св-ва.

 

В зависимости от условий образования сточные воды делятся на:

1. Бытовые СВ – стоки душевых, бань, столовых и т.д.

2. Промышленные СВ – воды, использованные в технологическом процессе производства (в самых различных отраслях производства).

3. Атмосферные СВ – образуются в результате выпадения атмосферных осадков. При стекании по склонам атмосферные и талые воды увлекают с собой массы веществ. Опасны стоки с городских улиц,с территорий предприятий, несущие массы нефтепродуктов, мусора, к-т и т.п.

Промышленные СВ (ПСВ) разделяют на загрязненные – непосредственно контактировавшие с хим. вещ-ми (содержат различные примеси) и на условно чистые – воды, применяемые для целей охлаждения и нагревания в теплообменной аппаратуре.

ПСВ классифицируют также по дисперсионному составу загрязняющего вещества (всякая система, в которой одно вещество является раздробленным и распределенным в виде мелких частиц в др. веществе, наз. дисперсной системой). В соответствии с этой классификацией выделяют 4 группы ПСВ:

1. - содержащие нерастворимые в воде примеси с величиной частиц 10^-5 – 10^{-4 м и более. (Эмульсии и суспензии содержат частицы, видимые в обыкновенный микроскоп, т.е. неоднородность системы, обнаруживается невооруженным глазом (мутность)).}

2. - представляющие собой коллоидные растворы (размеры распределенных частиц могут быть обнаружены только в ультрамикроскоп).

3. - содержащие растворенные газы и молекулярно-растворимые органические вещ-ва (истинные растворы – здесь дисперсными частицами являются молекулы или ионы растворенного вещ-ва, а в коллоидных р-рах частицы представляют собой целые агрегаты, состоящие из многих молекул).

4. - содержащие вещ-ва, диссоциирующие на ионы.

Такая классификация позволяет предложить для каждой группы загрязнений определенные методы очистки СВ.

 

 

Со сточными водами.

 

Поступающие в водоемы, загрязняющие вещ-ва, нарушают равновесное состояние водных экосистем, хотя водоемы способны к самоочищению путем биохимического распада орг-го вещества под действием микроорганизмов. Самоочищающая способность зависит от запаса растворенного кислорода, от скорости водяного потока, хим. состава воды, Т, массы взвешенных вещ-в и др. Под воздействием природных факторов могут образовываться продукты вторичного распада загрязнений, отрицательно влияющие на качество воды. Поэтому СВ надо очищать.

Для нормального протекания процесса самоочищения необходимо, прежде всего, наличие в воде водоема после спуска в него СВ запаса растворенного О₂. Орг. вещ-ва, взаимодействуя с растворенным О₂, окисляются до СО₂ и Н₂О, потребляя при этом различное кол-во О_2. Поэтому введен обобщенный параметр, позволяющий оценить суммарное кол-во загрязнений по поглощению О₂. Таким параметром является биохимическое потребление кислорода (БПК), равное кол-ву О₂, поглощаемого при окислении конкретного вещ-ва в определенный отрезок времени. БПК выражается в миллиграммах потребного О₂ на 1грамм окисляемого вещ-ва (мг О₂/г) или на литр раствора (мгО₂ /л).

В зависимости от времени, за которое определяют БПК, различают:

1). БПК₅ - пятидневное,

2). БПК₂₀ - двадцатидневное,

3). БПК_полн. – полное, когда окисление заканчивается.

Все водоемы разделены на два типа:

1 тип – водоемы хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения (предназначенные для купания, отдыха и т.д.).

2 тип - водоемы для рыбохозяйственных целей.

По нормам БПК_полн. не должно превышать в водоемах 1 типа 3мг/л, в водоемах 2 типа – 6 мг/л.

Для нормирования содержания вредных вещ-в в воде водоема применяют три лимитирующих показателя вредного действия (пороговые концентрации, мг/л):

1. санитарно-токсикологический показатель – лимитирует токсическое (отравляющее) действие данного вещ-ва на живые организмы;

2. общесанитарный показатель – нормирует влияние вредного вещ-ва на природные свойства водоема и его способность обезвреживать орг. вещ-ва.

3. органолептический показатель – характеризует вкус, цвет, запах воды водоема после смешения со сточными водами.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) вредного вещ-ва в воде водоема 1 типа – max-ая концентрация, которая не оказывает вредного влияния на организм человека, для водоема 2 типа – которая не оказывает отрицательное влияние на санитарный режим водоема и водные организмы.

В соответствии с «Правилами охраны поверхностных вод от загрязнений» качество воды водоема после сброса в него СВ должно соответствовать следующим основным требованиям:

1. кол-во растворенного в воде О₂ - не менее 4 мг/л;

2. БПКполн. При 20⁰ С - не больше 3 мг/л;

3. содержание взвешенных вещ-в в воде после сброса СВ не должно увеличиваться более чем на 0,25 мг/л для водоемов 1 типа, 0,75 мг/л - для водоемов 2 типа;

4. запахи и привкусы должны отсутствовать;

5. кислотность воды должна быть в пределах 6,5 ≤ рН ≤ 8,5;

6. минеральный состав – не более 1000 мг/л;

7. на поверхности воды не должно быть плавающих примесей, пленок, пятен масел, нефтепродуктов;

8. в воде не должны содержаться ядовитые вещ-ва в концентрациях, оказывающих вредное действие на ЖО;

9. Т воды водоема в результате спуска СВ не должна повышаться летом более 3⁰ С по сравнению со среднемесячной Т воды самого жаркого месяца за последние 10 лет.

 

 

Сточных вод.

 

Очистка воды предназначена для доведения всех параметров, характеризующих ее качество, до нормативных показателей. Выделяют два основных направления оч. СВ:

- разбавление – пассивная мера, которая не ликвидирует воздействия СВ, а лишь ослабляет его на локальном участке водоема.

- очистка СВ от загрязнений.

Методы очистки ПСВ можно разделить на след. группы:

1. Механические.

2. Физико-химические.

3. Биохимические (биологические).

4. Термические.

Аэробные методы.

Основаны на использовании аэробных групп МО, для жизнедеятельности которых необходим постоянный приток воздуха и Т = 10-40 ⁰С. При этом МО культивируют (живут, развиваются) в активном иле или биопленке. Активный ил – сложный комплекс МО различных классов (черви, бактерии, грибы и др.)

Биологическая оч. может осуществляться в естественных или искусственных условиях.

В естественных условиях используют специально подготовленные участки земли – поля орошения и фильтрации, биологические пруды. Они представляют собой земляные резервуары глубиной 0,5 -1 м, в которых происходят те же процессы, что и при самоочищении водоемов.

Искусственными сооружениями являются аэротенки и биофильтры. В искусственных условиях процессы оч. протекают с большей скоростью.

Анаэробные методы.

Используются для сбраживания осадков, образующихся при биохимической очистке, а также как начальная ступень очистки сильно концентрированных ПСВ (БПК_полн. более 4-5 мг/л), содержащих орг. вещ-ва, которые разрушаются анаэробной группой МО в процессах брожения. В зависимости от конечного вида продукта различают различные виды брожения: спиртовое, молочнокислое, метановое и др. Конечными продуктами брожения являются: спирты, кислоты, газы брожения (СО₂, Н₂, СН₄).

 

 

Термические методы очистки СВ.

 

К термическим методам прибегают при оч. СВ, содержащих высокотоксичные орг. вещ-ва, обезвреживание которых др. методами невозможно или экономически неоправданно.

Различают след. методы термической оч. СВ:

1. Термоокислительный (огневой) метод. Заключается в том, что жидкая вода вводится в распыленном виде в высокотемпературные (900–1000⁰С) продукты горения топлива, испаряется и орг. примеси сгорают. Огневой метод применяется при небольших объемах СВ, т.к. метод сопровождается большим расходом топлива.

2. Жидкофазное окисление или метод «мокрого» сжигания. Заключается в окислении орг. компонентов СВ кислородом воздуха при невысоких Т (до 35⁰С).

 

По своей сути все эти методы могут быть:

1). рекуперационными – предусматривают извлечение из СВ всех ценных вещ-в и последующую их переработку;

2). деструктивными – предусматривают разрушение загрязняющих вещ-в (тяжелые Ме, пестициды, мышьяк, кадмий и др.) путем их окисления или окисления, в результате чего образуются газы или осадок.

Очищенные СВ могут направляться в оборотные системы водообеспечени