Промышленное загрязнение природной среды

    1) Промышленное загрязнение природной среды.  

          На всех стадиях  своего развития человек был тесно связан с окружающим миром.  Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество,  опасное вмешательство человека   в природу резко усилилось,  расширился объём этого  вмешательства,  оно стало  многообразнее  и  сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества. Расход невозобновимых  видов сырья повышается, все больше пахотных земель выбывает из экономики, так на них строятся города и заводы. Человеку приходится все больше вмешиваться  в  хозяйство  биосферы  - той части нашей планеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время подвергается  нарастающему антропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько наиболее  существенных процессов, любой  из которых не улучшает экологическую ситуацию на планете.

    Наиболее  масштабным и значительным  является  химическое загрязнение природной среды загрязнители промышленного происхождения. За последние сто  лет развитие промышленности "одарило" нас такими производственными процессами,  последствия которых вначале человек  еще не мог себе представить.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ.

    В основном существуют три основных  источника  загрязнения атмосферы: промышленность, бытовые котельные, транспорт. Сейчас общепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух промышленное  производство. Главными источниками загрязнения атмосферы являются:  тепловые электростанции и теплоцентрали (сжигающие органическое топливо), металлургические предприятия, машиностроение, химическое  производство, добыча и переработка минерального сырья, открытые источники (добыча, сельскохозяйственные пашни, строительство). Атмосферные загрязнители разделяют на первичные,  поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные,  являющиеся  результатом превращения последних. Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисляется до  серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды и образует капельки серной кислоты. Конкретные загрязняющие вещества, поступающие в атмосферу, приведены в табл.1.

    Основные  источники загрязнения  атмосферного воздуха.     Таблица 1.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПРИРОДНЫХ ВОД. 

    Основным  источником загрязнения природных вод является промышленность. Поэтому получается так, что при использовании воду, сначала загрязняют, а затем сбрасывают в водоёмы. Внутренние водоёмы загрязняются сточными водами различных отраслей промышленности (металлургической, нефтеперерабатывающей, химической и т. п.).

    Загрязнители  делятся на биологические (органические микроорганизмы), вызывающие брожение вод; химические, изменяющие химический состав воды; физические, изменяющие её прозрачность, температуру и другие показатели. Биологические загрязнения попадают в водоёмы с промышленными стоками в основном с предприятий пищевой, медико-биологической, целлюлозно-бумажной промышленностью. Химические загрязнения поступают в водоёмы с промышленными стоками. К ним относятся: нефтепродукты, тяжелые металлы и их соединения, минеральные удобрения, моющие средства. Наиболее опасные из них: свинец, ртуть, кадмий. Физические загрязнения поступаю в водоём с примышленными стоками, при сбросах из выработок шахт, карьеров, при смывах с территорий промышленных зон, городов, транспортных магистралях, за счет осаждения атмосферной пыли.

    В результате антропогенной деятельности многие водоемы мира и нашей страны крайне загрязнены. Уровень загрязненности воды по отдельным показателям превышает в десятки раз предельно допустимые нормы. Антропогенное воздействие на гидросферу  приводит к снижению запасов питьевой воды; изменению состояния и развития флоры и фауны водоёмов; нарушение круговорота многих веществ в биосфере; снижение биомассы планеты и, как следствие, к воспроизводству кислорода. Опасны не только первичные загрязнения поверхностных вод, но и вторичные, которые образовались в результате химической реакции веществ в водной среде. 

    ЗАГРЯЗНЕНИЕ МИРОВОГО ОКЕАНА 

    Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными   загрязняющими веществами в Мировом океане. Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи.  Аварийные ситуации, слив за  борт танкерами промывочных и балластных вод,  - все это обуславливает присутствие постоянных полей загрязнения на трассах морских путей. За последние 30 лет, начиная с 1964 года,  пробурено около 2000 скважин в Мировом океане,  из них только в Северном море 1000  и 350 промышленных скважин оборудовано.  Из-за незначительных  утечек ежегодно теряется 0,1 млн.т. нефти. Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками. Со стоками промышленности ежегодно попадает 0,5 млн.т. нефти. Попадая в морскую среду, нефть сначала растекается в виде пленки, образуя слои различной мощности.

    Пестициды Промышленное производство  пестицидов  сопровождается появлением большого количества побочных продуктов,  загрязняющих сточные  воды. В  водной  среде  чаще других встречаются представители  инсектицидов, фунгицидов и гербицидов. Синтезированные инсектициды делятся  на  три  основных группы:  хлороорганические, фосфороорганические и карбонаты.  

    Синтетические поверхностно-активные вещества. Детергенты (СПАВ) относятся к обширной группе веществ, понижающих поверхностное  натяжение  воды. Они входят в состав синтетических моющих средств (СМС), широко применяемых в быту и промышленности.  Вместе  со сточными водами СПАВ, попадают в материковые воды и морскую среду.  СМС содержат  полифосфаты натрия, в которых растворены детергенты, а также ряд добавочных ингредиентов, токсичных для водных организмов. 

    Тяжелые металлы. Тяжелые металлы (ртуть,  свинец,  кадмий, цинк, медь, мышьяк) относятся к числу распространенных  и весьма токсичных загрязняющих веществ. Они широко применяются в различных промышленных производствах, поэтому, несмотря на очистные мероприятия, содержание соединения тяжелых металлов  в промышленных сточных водах довольно высокое. Большие массы этих соединений  поступают в океан через атмосферу. Около половины годового промышленного производства  ртути (910 тыс.т./год) различными путями попадает в океан. В районах, загрязняемых промышленными водами, концентрация ртути в растворе и взвесях сильно повышается. Заражение морепродуктов  неоднократно  приводило к ртутному отравлению прибрежного населения. Свинец - типичный рассеянный элемент, содержащийся во всех компонентах окружающей среды: в  горных породах, почвах,  природных водах, атмосфере, живых организмах. Наконец, свинец,  активно, рассеивается в окружающую среду в процессе хозяйственной деятельности человека. Это выбросы с промышленными и бытовыми стоками,  с дымом  и пылью промышленных предприятий,  с выхлопными  газами   двигателей внутреннего сгорания.  Миграционный поток свинца с континента  в океан идет не только с речными стоками, но и через атмосферу. С  континентальной  пылью  океан получает (20-30) т.   свинца в год. 

    Сброс отходов в море с целью захоронения (дампинг). Многие страны,  имеющие выход к морю,  производят морское захоронение различных материалов и веществ, в частности грунта, вынутого при дноуглубительных  работах,  бурового  шлака, отходов промышленности, строительного мусора,  твердых отходов, взрывчатых и химических веществ,  радиоактивных отходов. Объем захоронений составил около 10% от всей массы загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан. Основанием для дампинга в  море  служит возможность морской среды к переработке большого количества органических и неорганических веществ без особого ущерба воды.  Однако эта способность не беспредельна.

          Поэтому дампинг  рассматривается как вынужденная  мера, временная дань общества несовершенству технологии. В шлаках промышленных производств присутствуют разнообразные органические вещества и соединения тяжелых металлов. Во время сброса прохождении материала сквозь столб воды, часть загрязняющих веществ переходит в раствор, изменяя качество воды, другая сорбируется частицами взвеси и переходит в донные отложения. Одновременно повышается мутность воды. Присутствие большого количества органических веществ создает в грунтах устойчивую восстановительную среду,  в которой возникает особый тип иловых вод,  содержащих сероводород,  аммиак,  ионы металлов 

    Тепловое  загрязнение.  Тепловое загрязнение  поверхности  водоемов   и  прибрежных морских акваторий возникает в результате сброса нагретых сточных вод электростанциями и некоторыми промышленными  производствами. Сброс нагретых вод во многих случаях обуславливает повышение температуры воды в водоемах на  6-8  градусов Цельсия. Площадь пятен нагретых вод в прибрежных районах может достигать 30 кв.км.  Более устойчивая температурная стратификация препятствует водообмену поверхностным и донным слоям. Растворимость кислорода уменьшается, а  потребление  его возрастает, поскольку с ростом температуры усиливается активность аэробных бактерий, разлагающих органическое вещество. 

    ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВЫ

       Нарушение верхних слоев земной коры происходит при: добыче полезных ископаемых и их обогащении; захоронение бытовых  и промышленных отходов; проведений военных учений и испытаний.

       Ежегодно  из недр страны извлекается огромное количество горной массы, а вовлекается в оборот около трети, используется в производстве  около 7 % объема добычи. Большая часть отходов не используется  и скапливается в отвалах. Существенно загрязнение земель в результате седиментации токсичных веществ из атмосферы. Наибольшую опасность представляют  предприятия цветной и черной металлургии. К основным загрязнителям относятся никель, свинец, бензпирен, ртуть и др. Опасны выбросы мусоросжигающих заводов, содержащие тетраэтилсвинец, ртуть, диоксины и т. п. Выбросы ТЭС содержат бензпирен, соединения ванадия, радионуклиды, кислоты и другие токсичные вещества.  Зона загрязнения почвы около труб  имеет радиус 5км и более. Интенсивно загрязняются пахотные земли при внесении удобрении и использовании пестицидов. Особую опасность представляет использование  в качестве удобрений  осадков промышленных сточных вод, как правило, насыщенных отходами гальванического и других производств.

       Антропогенное воздействие на земную кору сопровождается: отторжением пахотных земель или  уменьшением их плодородия; чрезмерным насыщением токсичными веществами; загрязнением грунтовых вод. Особенно в зоне свалок  и сброса сточных вод. 

       Воздействие человека на окружающую среду приняло угрожающие масштабы. Чтобы в корне улучшить положение, понадобятся  целенаправленные и продуманные действия.  Ответственная и действенная политика по отношению к  окружающей  среде  будет возможна лишь в том случае, если мы накопим надёжные данные о современном состоянии среды,  обоснованные знания о взаимодействии важных экологических факторов,  если разработает новые методы уменьшения и предотвращения вреда, наносимого Природе Человеком.

    2) Биохимические методы очистки сточных вод.    

    Эти методы применяются для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод от многих, растворенных органических и не которых неорганических веществ. Процесс очистки основан на способности определенных микроорганизмов, использовать указанные вещества для питания: органические вещества для микроорганизмов является источником углерода. Процесс биохимической очистки по своей сути – природный, его характер одинаков для процессов, протекающих как в природных водоёмах, так и в очистных сооружениях.

    Биологическое окисление осуществляется сообществом микроорганизмов (биоценозом), включающим множество различных бактерий, простевших и более высокоорганизованных организмов (водорослей, грибов), связанных между собой в единый комплекс сложными взаимоотношений. Это сообщество называется активным илом.

    Известны  аэробные и анаэробные методы биохимической  очистки сточных вод.

    Аэробный  процесс. Для его осуществления используются группы микроорганизмов, для жизнедеятельности которых необходимы постоянный приток кислорода, температура 20 -30^оС, рН среды 6,5 – 7,5, соотношение биогенных элементов БПК:N: Р не более 100:5:1. Ограничением метода является содержание  токсичных веществ.

    Аэробная  очистка сточных вод проводится в специальных сооружениях: биологические  пруды, аэротенках, окситенках, биофильтрах.

    Биологические пруды предназначены для биологической  очистки и для доочистки сточных  вод в комплексе с другими  очистными сооружениями. Их выполняют  в виде каскада прудов, состоящих  из 3 -5 ступеней. Процесс очистки  сточных вод реализуется по следующей схеме: бактерии используются для окисления загрязнений кислород, выделяемый водорослями в процессе синтеза, а также кислород из воздуха. Водоросли, в свою очередь, потребляют оксид углерода, фосфаты и аммонийный азот, выделяемый при биохимическом разложение органических веществ. Поэтому для нормальной работы прудов необходимо соблюдать оптимальное значение рН и температуру (не менее 6°С) сточной воды.