Введение
Ещё с далекого времени люди использовали водные ресурсы нерационально и в неограниченных количествах, при этом, не задумываясь о последствиях своего поступка. Поэтому экологическая проблема с пресной водой появилась ещё в прошлом веке. Только совсем недавно люди стали осознавать, что природа-храм, а не мастерская, а человек – часть природы. Поэтому использовать все природные ресурсы нужно рационально, и необходимо позаботится об очистке сточных вод в чистую и пригодную для питья воду. Также как и для всего мира на территории нашегорайона проблема чистой воды остается актуальной. Несмотря на то, что республика Мордовия богата водными ресурсами, основным источником питьевой воды является подземная вода, которая загрязняется от промышленных и бытовых сточных вод, от стока с животноводческих ферм и полей, от орошений, от неправильного внесения удобрений и от множества других факторов. Все эти факторы вызывают: повышение заболевания людей, снижение урожайности сельскохозяйственных культур, ухудшение состояния лесов. В связи с этим в наше время существуют различные технологии очистки сточных вод, и водные ресурсы пытаются использовать рационально. Природные воды - один из элементов ландшафта и биосферы. Они должны быть экологически чистыми. Очень многое зависит от того, насколько каждый из нас поймет, что зря пролитые капли образуют реки и моря потерянной воды. И не только поймет, но и на деле станет бережливым хозяином природных богатств Родины. Вероятно, многие не в полной мере осознают истинное значение воды для человека. Это особенно справедливо для жителей северных районов нашей страны, где пресная вода имеется в относительном достатке. Однако то же самое нельзя сказать о жителях засушливых районов среднеазиатских республик. Там с детства человек умеет ценить и беречь воду, поскольку он знает, что без воды нет жизни. Несмотря на то, что вода – самое распространенное на Земле вещество, запасы пресной воды довольно ограниченны. Они составляют около 20 тыс. км3 на год. При норме водоснабжения 1000 т воды в год (с учетом промышленности и сельского хозяйства) на человека этого количества может хватить на 20 млрд человек. В настоящее время население нашей планеты составляет около 6 млрд. Демографы считают, что 20 млрд оно достигнет в 2100 г. Таким образом, природной пресной воды будет явно недостаточно. С учетом того, что источники пресной воды распределены на Земле неравномерно, в некоторых странах уже сегодня ощущается острая нехватка пресной воды. Для других регионов мира при относительном достатке пресной воды возникла проблема недостатка чистой воды, поскольку водоемы оказались загрязненными промышленными отходами и бытовыми стоками. До поры до времени природа сама справлялась с задачей очистки загрязненных человеком вод. Однако с ростом промышленного производства и с концентрацией населения в городах природе стало все труднее справляться с этой задачей. В связи с этим возникла необходимость в строительстве более совершенных и более производительных, но и более дорогих очистных сооружений.
|
|
Основные потребления пресной воды человеком можно подразделить на:
1. Расход воды в бытовых целях. На бытовые цели расходуется приблизительно 10% всей воды, потребляемой человечеством.
|
|
2. Расход воды в промышленных целях. В промышленных целях расходуется приблизительно 8% всей используемой в мире воды.
3. Расход воды в сельском хозяйстве. На сельское хозяйство приходится 82% расхода воды во всем мире.
4. Расход воды для получения гидроэнергии.
В связи с таким расходом пресной воды, во многих странах стал вопрос о рациональности использования водных ресурсов и о вторичном использование воды, прошедшую очистку.
Цель:
– определить основные положения по проблеме загрязнения воды.
- изучить технологии очистки сточных вод и рациональное использование водных ресурсов.
Задачи:
1. Проанализировать научно-популярную литературу, выявить характер проблемы загрязнения и использования воды.
2. Рассмотреть распространенные технологии очистки сточных вод в нашей стране.
3. Провести органолептический, химический анализ воды природных источников.
Объект исследований: река Алатырь
Методы исследования:
- Анализ научной литературы;
- Анализ статистических данных;
- Анализ учебников и учебных пособий;
Эксперимент, опыты.
В своей работе я рассмотрел такие вопросы как: расход воды человеком, откуда берутся сточные воды, какие существуют технологии их очистки.
Вывод: Вследствие проживания в опасно отравленной среде обитания распространяются раковые и другие экологически зависимые заболевания различных органов. Следовательно, эту проблему надо решать как можно скорее и радикально пересмотреть проблему очищения промышленных сбросов
Эта проблема была, есть и будет актуальной, ждущей своего решения, до тех пор, пока не будет активных действий со стороны общества, каждого человека, живущего на нашей планете.
|
|
Загрязнение воды
Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане. Смешиваясь с водой, нефть образует эмульсию двух типов: прямую - "нефть в воде" - и обратную - "вода в нефти". При удалении летучих фракций, нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые могут сохраняться на поверхности, переноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на дно.
Следующим источником загрязнения являются пестициды - искусственно созданные вещества, используемые для борьбы с вредителями и болезнями растений. Промышленное производство пестицидов сопровождается появлением большого количества побочных продуктов, загрязняющих сточные воды.
К числу распространенных и весьма токсичных загрязняющих веществ относятся тяжелые металлы. Они широко применяются в различных промышленных производствах, поэтому, несмотря на очистные мероприятия, содержание соединений тяжелых металлов в промышленных сточных водах довольно высокое.
В результате сброса нагретых сточных вод электростанциями и некоторыми промышленными производствами происходит тепловое загрязнение поверхности водоемов. Сброс нагретых вод во многих случаях обуславливает повышение температуры воды в водоемах на 6-8 градусов Цельсия. В результате растворимость кислорода уменьшается, а потребление его возрастает, поскольку с ростом температуры усиливается активность аэробных бактерий, разлагающих органическое вещество. Усиливается видовое разнообразие фитопланктона и всей флоры водорослей.
От чрезмерных сбросов страдают наши реки, озера, пруды. Промышленные предприятия ежегодно сбрасывают в водоемы около 10 млн. кубометров сточных вод. Это приводит к изменению среды обитания фауны наших водоемов, исчезновению чувствительных к загрязнению видов животных.
Качество сточных вод – это показатель состояния и работы очистных сооружений
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. Классификация и состав сточных вод в зависимости от происхождения, состава и качественных характеристик загрязнений (примесей), сточные воды подразделяются на 3 основных категории:
- Атмосферные. К ним относят воды, образующиеся в результате выпадения атмосферных осадков в пределах территорий населённых пунктов и промышленных объектов.
- Бытовые (хозяйственно-фекальные). К бытовым сточным водам относят воды, удаляемые из туалетных комнат, ванн, душевых, кухонь, бань, прачечных, столовых, больниц. Они загрязнены в основном физиологическими отбросами и хозяйственно-бытовыми отходами.
- Производственные (промышленные). Являются воды, использованные в различных технологических процессах (например, для промывки сырья и готовой продукции, охлаждения тепловых агрегатов и т.п.), а также воды, откачиваемые на поверхность земли при добыче полезных ископаемых. Такие воды чаще всего бывают загрязнены отходами производства, в которых могут находиться ядовитые вещества (например, синильная кислота, фенол, соединения мышьяка, анилин, соли меди, свинца, железа, ртути и др.), а также вещества, содержащие радиоактивные элементы; некоторые отходы представляют определенную ценность (как вторичное сырьё).
Очистка сточных вод
Поэтому вопросы очистки, обезвреживания и утилизации сточных вод являются неотъемлемой частью проблемы охраны природы, оздоровления окружающей человека среды и обеспечения санитарного благоустройства городов и др. населённых мест. В начале двадцатого века были разработаны интенсивные системы очистки бытовых сточных вод, включая поля орошения, где вода очищалась, фильтруясь через почву, струйные фильтры со щебневой и песчаной загрузкой, а также резервуары с принудительной аэрацией - аэротенки.
Понимание важности качественной очистки сточных вод для охраны природных водоемов пришло позже. Проблема чистой воды является одной из актуальнейших проблем наступившего века. В настоящее время разработаны и развиваются современные технологии очистки сточных вод. Наибольший интерес и перспективу имеют естественные и самые дешевые биологические методы очистки, представляющие собой интенсификацию природных процессов разложения органических соединений микроорганизмами в аэробных или анаэробных условиях. –
- Механическая очистка
Механическую очистку сточных вод применяют преимущественно как предварительную. Такая очистка служит первой ступенью очистки сточных вод.
- Физико-химическая очистка
Физико-химическая очистка заключается в том, что в очищаемую вводу вводят какое-либо вещество-реагент. Вступая в химическую реакцию с находящимися в воде примесями, это вещество способствует более полному выделению нерастворимых примесей, коллоидов и части растворимых соединений. При этом уменьшается концентрация вредных веществ в сточных водах, растворимые соединения переходят в нерастворимые или растворимые, но безвредные, изменяется реакция сточных вод (происходит их нейтрализация), обеспечивается окрашенная вода. В зависимости от необходимой степени очистки сточных вод физико-химическая очистка может быть окончательной или второй ступенью очистки перед биологической.
- Биологическая очистка
Биологическая очистка основана на жизнедеятельности микроорганизмов, которые способствуют окислению или восстановлению органических веществ, находящихся в сточных водах в виде тонких суспензий, коллоидов, в растворе и являются для микроорганизмов источником питания, в результате чего и происходит очистка сточных вод от загрязнения.
Использование водных ресурсов Ичалковского района
Ичалковский район обеспечивается питьевой водой из подземных источников. Для водоснабжения населения района построено 102 км водопроводных сетей, из них 85 % (86,749 км) пришли в непригодное для эксплуатации состояние и требуют капитального ремонта или замены. В целом Ичалковский район обеспечен запасами подземных вод в необходимом количестве, но в настоящее время большинство сооружений водопровода не в состоянии обеспечить бесперебойную подачу воды и требуемый уровень ее качества. Как итог — частые перебои подачи воды, несоответствие части подаваемой населению питьевой воды требуемым стандартам.
Промышленность в районе представлена перерабатывающими предприятиями: ОАО «Мясокомбинат «Оброчинский», ООО «Кемлянскийспиртзавод», ОАО «Сыродельный комбинат «Ичалковский». На «Сыродельном комбинате «Ичалковский» используются практически все способы очистки, которые существуют на данный момент, а именно: механическую и физико-химическую, два вида биологической (анаэробная и аэробная), последующую фильтрацию и ультрафиолетовое обеззараживание. На спиртзаводе обратная ситуация, очистка ведется по упрощенной схеме. И барда как спускалась в реку Алатырь, так и сейчас продолжает в нее попадать.
Экспериментальная часть
Именно по реке Алатырь я и проводил свои исследования. 
Река Алатырь берет начало северо-западнее с. Алатырь Нижегородской области и впадает слева в Суру на 277 км от устья. Общая длина реки 296 км. Питание реки преимущественно снеговое, характеризуется резко выраженным весенним половодьем, устойчивой зимней и низкой летней меженью. На качество воды реки Алатырь негативное влияние оказывает трансграничный перенос загрязняющих веществ из Республики Мордовия и Нижегородской области. В устьевом участке основными загрязнителями являются предприятия города Алатырь.Долина реки плотно заселена, на берегах реки расположено множество населённых пунктов, крупнейшие из которых города Алатырь (Чувашия) и Ардатов (Мордовия); посёлок городского типа Тургенево (Мордовия); крупные сёла Ахматово (Чувашия), Каласево, Луньга, Луньгинский Майдан, Тарханово, Береговые Сыреси, Новые Ичалки, Кемля, Кергуды,Гуляево и Кендя (Мордовия), Кочкурово, Ильинское, Байково, Пузская Слобода, Мадаево, Новомихайловка, Шутилово иОбухово (Нижегородская область).
Толчком для данного исследования послужила информация о массовой гибели рыбы в реке Алатырь. https://mordoviatv.ru/v-rekah-insar-i-alatyir-pogiblo-mnogo-ryibyi/
Для начала я познакомился с данными экологических мониторингов. (Приложение1)
Затем был собран материал для исследования. Материалом для исследования служили пробы сточных вод, сбрасываемых в реку Алатырь. Проба №1 взята около с. Кергуды, проба №2 – в с. Кемля (около спиртзавода), проба №3 – в с. БереговыеСыреси.
Для определения качества речной воды и степени очистки сточных вод путем определения контролируемых показателей были выбраны из числа органолептических - прозрачность, запах, цветность; из гидрохимических - водородный показатель (рН), сульфаты, хлориды,.
Органолептическая характеристика водных объектов
| № пробы | |||
| Цветность | бесцветная | светло-жёлтая | бесцветная |
| Прозрачность | хорошая | мутная | хорошая |
| Запах | очень слабый (1б.), илистый | ощутимый (3 б.), плесневый | слабый (2 б.), илистый |
Определение цвета воды.
Заполнил пробирку водой. Отметил цвет воды, сравнивая его с белым фоном бумаги.
Определение запаха воды.
Запах воде придают вещества, которые попадают в неё естественным путём или со сточными водами. Характер запаха и его интенсивность я определил при 20 и 60 С. Закрыл пробирку с водой пробкой и интенсивно встряхнул. Открыл пробирку и понюхал воду. Отметил интенсивность запаха, используя данные таблицы 2, а характер запаха, используя таблицу 3. Интенсивность запаха природных вод не должна превышать 2 балла.
Определение качества воды методом химического анализа (табл. 4)
| № пробы | |||
| Водородный показатель РН | рН=8 | рН=10 | рН=8 |
| Жесткость | Образовалась пена, выпал хлопьевидный осадок | Выпал хлопьевидный осадок | Выпал хлопьевидный осадок |
| Хлорид-ионы | Слабая муть (1-10 мг/л) | Сильная муть (10-50 мг/л) | Слабая муть (1-10 мг/л) |
| Сульфат-ионы | Присутствуют (5-10 мг/л) | Присутствуют (5-10 мг/л) | Присутствуют (5-10 мг/л) |
Водородный показатель.
Для определения водородного показателя взял пробы воды и опустил в них индикаторные бумажки. Сравнили окраску со шкалой. Значение рН воды в водоёмах хозяйственного и бытового назначения должно быть в пределах 6,5-8,5.
Определение жёсткости воды.
Жёсткость воды можно определить двумя способами. Я использовал следующий способ: добавил к воде мыло и наблюдал образование пены. В пробе №1 образовались слабая пена и осадок, а в пробах №2,3 - осадок. Из этого можно сделать вывод, что вода в реке жесткая.
Определение содержания хлорид-ионов.
Содержание хлоридов – важный показатель при оценке состояния водоёма. Концентрация хлоридов в источниках водоснабжения не должна превышать 350 мг/л. Хлориды попадают в водоёмы со сбросами хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод, а также при использовании в зимнее время антигололёдных составов.
Для определения содержания общего железа в пробирку налили 5 мл исследуемой воды и добавили три капли 10%-ного раствора нитрата серебра. Приблизительное содержание хлоридов определили по характеру осадка или помутнения, отражённому в таблице 5.
Определение содержания сульфат-ионов.
Для определения содержания сульфат-ионов в пробирку налили 10 мл исследуемой воды, 0,05 мл соляной кислоты и 2 мл 5%-ного раствора хлорида бария, перемешали. По характеру выпавшего осадка определили ориентировочное содержание сульфатов, отражённое в таблице 6.
Вода в реке Алатырь жесткая, гидрокарбонатного класса, минерализация средняя, цветность невысокая, слабощелочная. Показатели в водоеме соответствуют мезотрофному типу, В целом гидрохимический режим благоприятен дляобитания гидробионтов, но зимний период бывает напряженнымиз-за сбросов сточных вод.
Заключение
В ходе работы нами была освоена методика органолептического и химического анализа воды. Результаты исследования указывают на то, что загрязнение воды в реке Алатырь присутствует, особенно около «Кемлянскогоспиртзавода»
Нельзя не обращать внимания на проблему загрязнения воды, т.к. если не на нас, то на следующих поколениях скажутся все последствия антропогенного загрязнения воды. Уже сейчас из-за диоксинового загрязнения водоемов в России ежегодно погибает 20 тыс. человек. Вследствие проживания в опасно отравленной среде обитания распространяются раковые и другие экологически зависимые заболевания различных органов. Следовательно, эту проблему надо решать как можно скорее и радикально пересмотреть проблему очищения промышленных сбросов
Из проведённой работы следует извлечь главный смысл: забота о чистоте наших рек, озёр, морей и подземных источников - долг каждого гражданина России.
Эта проблема была, есть и будет актуальной, ждущей своего решения, до тех пор, пока не будет активных действий со стороны общества, каждого человека, живущего на нашей планете.
Список литературы
1. Хотунцев Ю.Л. «Человек, технологии, окружающая среда» Москва: Устойчивый мир, 2001 г.
2. Алферова А.А., Нечаев А.П. «Замкнутые системы водного хозяйства промышленных предприятий, комплексов и районов» Москва: Стройиздат, 1987 г.
3. Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А. «Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде» Ленинград: Химия, 1987 г.
4. «Охрана производственных сточных вод и утилизация осадков» Под редакцией Соколова В.Н. Москва: Стройиздат, 1992 г.
5. Демина Т.А. «Экология, природопользование, охрана окружающей среды.» Москва, Аспект пресс, 1995.
6. Жуков А.И., Монгайт И.Л., Родзиллер И.Д. Методы очистки производственных сточных вод. - М.: Химия, 1996. – 345 с.
7. Петров К.М. Общая экология: Взаимодействие общества и природы: Учебное пособие для вузов. – 2-е изд., стер. – СПб: Химия, 1998. – 352 с., ил.
8. Сергеев Е. М., Кофф. Г. Л. "Рациональное использование и охрана окружающей среды городов." -М.: Высшая школа, 1995г.
9. https://geo13.ru/media/data/vodnye_resursy_respubliki_mordovija.pdf
10. https://mordoviatv.ru
Приложение 1
Экологический мониторинг малых рек на содержание фенолов.
С.В. Житарь, А.Н. Глебов
Результаты проведенных измерений содержания приведены в таблице:
| Место отбора | Содержание фенола, мг/л | Содержание фенола в ед. ПДК |
| р. Алатырь | 1,52·10-3±0,09·10-3 | 1,52 |
| 1,62·10-3±0,10·10-3 | 1,62 | |
| 1,63·10-3±0,08·10-3 | 1,63 | |
| 1,64·10-3±0,10·10-3 | 1,64 | |
| 1,63·10-3±0,08·10-3 | 1,63 |
На качество воды р. Алатырь, левого притока р. Сура, негативное влияние оказывает межсубъектный перенос загрязняющих веществ из Нижегородской области и Республики Мордовия. На территории республики река принимает недостаточно очищенные стоки биологических очистных сооружений. Во всех точках отбора проб наблюдается превышение уровня ПДК большее, чем в самой реке Сура, что свидетельствует об общей загрязненности бассейна р. Алатырь.
Приложение 2
Интенсивность запаха воды (табл. 2)
| Балл | Интенсивность запаха |
| Отсутствует | |
| Очень слабый | |
| Слабый | |
| Ощутимый | |
| Отчётливый | |
| Очень сильный |
Запах воды следует определять в помещении, где воздух не имеет постороннего запаха. Желательно, чтобы его отмечали несколько человек.
Характер и род запаха воды естественного происхождения (табл. 3)
| Характер запаха | Примерный род запаха |
| Ароматический | огуречный, цветочный |
| Болотный | илистый, тинистый |
| Гнилостный | фекальный, сточной воды |
| Древесный | мокрой щепы, древесной коры |
| Землистый | прелый, свежевспаханной земли, глинистый |
| Плесневый | затхлый, застойный |
| Рыбий | рыбы и рыбного жира |
| Сероводородный | тухлых яиц |
| Травянистый | скошенной травы, сена |
| Неопределённый | неподходящий под предыдущие определения |
Определение содержания хлоридов (табл. 5)
| Наблюдения | Концентрация хлоридов, мг/л |
| Опалесценция или слабая муть | 1-10 |
| Сильная муть | 10-50 |
| Образуются хлопья, но осаждаются не сразу | 50-100 |
| Белый объёмный осадок | Более 100 |
Определение содержания сульфатов (табл. 6)
| Наблюдения | Концентрация сульфатов, мг/л |
| Муть отсутствует | Менее 5 |
| Слабая муть, появляющаяся не сразу | 5-10 |
| Слабая муть, появляющаяся сразу | 10-100 |
| Сильная, быстро оседающая муть | Более 100 |