"Загрязнение водных систем и их очистка"

 

Муниципальное бюджетное  общеобразовательное учреждение

«Тазовская  средняя общеобразовательная школа»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Загрязнение водных систем и безопасные способы их очистки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                      Выполнил:  Овсянников Степан, 8 класс

                                                               Руководитель: Квяткевич  Рита Геннадьевна

                                                                                    учитель химии и биологии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п. Тазовский, 2014 г

 

 

Содержание

Введение………………………………………………………………………..2

Теоретическая часть учебного проекта

1. Виды загрязнения природных вод………………………………………..3
2. Экологическое состояние природных вод в ЯНАО……………………..4

2а.Экологическое состояние  водного объекта в селе Панаевск …………..4

3. Способы очистки природных вод…………………………………………5

Практическая часть учебного проекта

1. Моделирование органического загрязнения водных систем…………….5
2. Моделирование процесса самоочищения водоема ………………………6

      Заключение……………………………………………………………………....8

      Литература……………………………………………………………………….9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Вода на нашей планете изменяется, как и вся окружающая среда, но вода – это и источник жизни, и среда в которой протекают все жизненные процессы. Деятельность человеческого общества немыслима без воды. Влияние человека на Океан проявляется как в качественном, так  и в количественном изменении ее состава.

Потребление воды связано с развитием цивилизации: чем выше ее уровень, тем больше потребляется воды (диаграмма 1).  Из диаграммы 1 видно, как увеличивалось водопотребление за последние 2000 лет (сейчас оно составляет примерно 200 л в сутки на человека).

Расход воды на хозяйственные нужды еще более велик  (диаграмма 2), что приводит к недостатку пресной воды и, конечно же, к ее загрязнению.

Диаграмма 1.                                                                           Диаграмма 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

            В этой связи в наше время во всех странах на государственном уровне   пытаются контролировать использование водных ресурсов и разрабатывают систему мероприятий по их охране.

В своей работе я попытался  практически применить метод моделирования для объяснения органического загрязнения и очистки природных вод.

 

 

 

 

 

 

 

 

Теоретическая часть учебного проекта

1.Виды загрязнения природных вод

Под загрязнением  водоемов понимается  снижение их биосферных функций и экономического значения в результате поступления в них вредных веществ.

Основные загрязнители воды:

- нефть и нефтепродукты; Нефть может попадать в воду в результате естественных ее выходов  в районах  залегания. Но основные источники загрязнения связаны с человеческой деятельностью: нефтедобычей, транспортировкой, переработкой и использованием нефти в качестве топлива и промышленного сырья. Тончайшей пленки нефтепродуктов на воде достаточно для  того, чтобы нарушился нормальный обмен между водой и воздухом и возникло  неодолимое препятствие для насыщения воды кислородом, отсутствие которого губительно для всех обитателей водоема.

Подсчитано, что даже 15 млн. т достаточно, чтобы покрыть нефтяной пленкой Атлантический и Северный Ледовитый океаны. Содержание уже 10 г нефти  в 1м³ воды губительно для рыбной икры. Гибнет не только икра, но и взрослая рыба, гибнут птицы, питавшиеся этой рыбой. Кроме того, нефтяная пленка уменьшает проникновение солнечных лучей и тем самым пагубно влияет на  процессы фотосинтеза фитопланктона, основной кормовой базы большинства живых организмов.

Особенно опасно попадание нефти в моря Северного Ледовитого океана, так как низкие температуры воды и воздуха тормозят процессы химического и биохимического окисления нефти даже в летний период.

- тяжелые металлы (ртуть, свинец, цинк, медь, хром, олово, марганец и др); Никель относительно нетоксичен, но если он попадает в воду с «медистым стоком», то его токсичность увеличивается в 10 раз.

- радиоактивные элементы; В воду радиоактивные осадки попадают тремя путями: во-первых, из атмосферы в результате ядерных испытаний; во-вторых, при сбросе радиоактивных вод и радиоактивных веществ с предприятий атомной промышленности и атомных электростанций и, наконец,  в результате аварий судов, работающих на атомных двигателях, а также сброса радиоактивных отходов судовых реакторов.

- сточные отходы  и  бытовые нечистоты; Большой вред водоемам  приносит применение синтетических моющих средств, так называемых детергентов. Все детергенты обычно образуют стойкую пену при внесении в воду сравнительно небольшого количества вещества. Способность к  пенообразованию детергенты не теряют даже после прохождения очистных сооружений. Детергенты очень токсичны и  устойчивы к процессам биологического разложения, они плохо поддаются очистке, не оседают и не уничтожаются при разбавлении чистой водой.

2.Экологическое состояние природных вод в ЯНАО

Территория Ямало-Ненецкого автономного округа характеризуется огромным скоплением поверхностных и подземных вод, заключенных во множестве крупных и мелких озер, обширных болотных массивах, медленно текущих полноводных реках, обильных грунтовых водах и крупных  артезианских бассейнах.

- нефть и нефтепродукты; Из всех  загрязняющих веществ, поступающих в Обь и ее притоки на территории Тюменской области, нефть и нефтепродукты занимают первое место. Аварийные сбросы нефтепродуктов и поступление их при сезонном таянии снега в водные объекты Среднего Приобья оказывают негативное влияние на состояние вод Нижней Оби. Значительную долю в загрязнении нефтепродуктами нижнего течения Оби, Обской и Тазовской губ вносит судоходство.

По свидетельствам тундровиков процесс обустройства Бованенковского месторождения вызвал экологические загрязнения в этой части полуострова: в реках Сеяхе и Мордыяхе значительно сократилось, по сравнению с прошлыми годами,  количество вылавливаемой рыбы: «…русло ее (р. Сеяха) перегорожено – порт, мусор, танкера; на одном из берегов склады ГСМ, а берега обваливаются и дно реки пропитывается мазутом…»

            - тяжелые металлы; Среди тяжелых металлов наибольшую роль в загрязнении водоемов играют ртуть, свинец, олово, кадмий, хром, медь, цинк, кобальт, стронций,  марганец. Попадают они в водоемы с промышленными стоками, из атмосферы (например, свинец из выхлопных газов автомобилей), из лакокрасочных покрытий, защищающих суда от обрастания и другими путями.

- радиоактивные элементы; Интенсивная в недавнем прошлом  деятельность соседствующих с Ямалом объектов ядерной индустрии Новой Земли  в определенной степени способствовала радиационному загрязнению его территорий. Не следует забывать  о затопленных в мелководных заливах Карского моря нескольких реакторах с невыгруженным ядерным топливом с атомного ледокола «Ленин» и тысячах контейнеров с радиоактивными отходами, остающимися потенциально опасными.

2а. Экологическое состояние  водного объекта в селе Панаевск Ямальского района

Конкретным фактом нарушения водных ресурсов является зарастание водоема (медленная гибель озера) в селе Панаевск. Имеются доказательства, что происходит это вследствие превышения предельно допустимой величины антропогенной нагрузки (бытовые отбросы и сливы) на водный объект и его водосборную площадь (Приложение 1).

Качество воды, характеризуемое мутностью, зеленоватым оттенком, гнилостным запахом, указывает на определенную степень химического и бактериологического загрязнения. Снижение уровня биологического разнообразия: отсутствие моллюсков, рыбы, птиц – подтверждает это.

Перечисленные свидетельства нашли отражение в повседневном названии водоема местными жителями – Поганое озеро.

3.Способы очистки природных вод

Раньше все надежды возлагались на самоочищение водоемов. Конечно, самоочищение в водоемах идет. Вода очищается при испарении, замерзании или проходя через почву. Самовозобновление воды идет под действием солнечной радиации. Однако при современных масштабах глобального загрязнения эти природные процессы уже не могут обеспечить полного естественного самоочищения, тем более, если в ней накапливаются  искусственные органические вещества или соли тяжелых металлов – это своего рода неорганические яды для воды.

Особое место в комплексе методов борьбы с загрязнением водоемов занимают биологические методы. Это, прежде всего, выведение и применение микроорганизмов, которые способны разлагать углеводороды вплоть до углекислого газа и воды.

            В промышленности существует химическая и биологическая очистка сточных вод, но самая эффективная мера – применение безотходных технологий, когда использованную воду очищают от примесей и  загрязнений, а затем вновь используют в технологическом процессе. Повторное использование очищенных вод в 20-25 раз снижает потребление свежей воды и уменьшает сброс сточных вод в водоемы. Это одно из главных условий  рационального использования воды.

Практическая часть учебного проекта

1.Моделирование органического загрязнения водных систем и его объяснение

Специалисты, занимающиеся изучением водных сообществ, зачастую озабочены значением  БПК в озерных и речных системах. Биохимическое потребление кислорода (БПК)– это интенсивность, с которой расходуется растворенный в воде кислород, необходимый для дыхания микроорганизмов (что всегда имеет место при разложении органических остатков в воде)

В сознании простого обывателя сахар никак не ассоциируется с   представлением  об органическом загрязнении. Однако именно сахар вместе с желатином позволяет поставить очень простой и эффективный эксперимент, демонстрирующий роль органических загрязнителей и процессов эвтрофикации в водных экосистемах.

5г сахара и 5г желатина растворила в 1л воды. (Сахар и желатин  - органические вещества, подверженные окислению.) Результат не заставил долго ждать.  Несмотря на то,  что вода сразу после растворения сахара и желатина осталась совершенно прозрачной, через несколько дней она заметно помутнела (Приложение 2). Механизм этих изменений заключается в следующем: сахар и желатин  окисляются до простых соединений – CO₂ и H₂O; азот желатина превратился в нитрат-ион (желатин – белок, в состав которого входят макромолекулы с молекулярной массой 12000-17000, и, как все белки, он состоит из остатков аминокислот, соединенных между собой пептидной связью). Все эти реакции биохимического окисления требуют присутствия кислорода.  Их суммарный эффект проявляется в значительном  снижении концентрации кислорода, растворенного в воде. В результате в колбе с пробой  создаются анаэробные

условия. В частности, создание подобных условий в водоеме вызывает гибель рыб.

Уравнение реакции полного окисления сахара (сахарозы) имеет следующий вид:

C₁₂H₂₂O₁₁ + 12O₂  → 12CO₂ + 11 H₂O

 

2. Моделирование процесса самоочищения водоема 

1. Поместил в 2 мерных цилиндра по 0,5 г донного ила и залила первый  25 мл 1% раствора туалетного мыла, второй 25 мл 1% раствора синтетического моющего средства (СМС).

2. Взболтал. Содержимое пенится. Неплотно прикрыла цилиндры комочками ваты и оставила на 5 часов.

3. Снова взболтал:

- Жидкость в первом цилиндре не пенится. Мыло исчезло, выпал серо-бурый осадок. Микроорганизмы, обитающие в донном иле, съели органическую часть мыла. Продукты их жизнедеятельности частично выпали в осадок.

- Жидкость во втором цилиндре продолжает пениться, значит, микроорганизмы не желают перерабатывать синтетику (Приложение 3).

СМС с устойчивой пеной, попадая в сточные воды, неизбежно создает проблемы на очистных сооружениях (моющее вещество находится не только в объеме воды, но и в виде пены над поверхностью воды). Эффективность очистки таких сточных вод меньше. Попадая затем в природные водоемы, СМС в значительной степени влияют на весь гидрохимический и гидробиологический баланс экосистемы водоема.

 

Общий вывод по работе: деятельность человека – это геологическая сила, способная и нарушить природные закономерности, и улучшить экологическое состояние природных вод. Для последнего необходимо:

- бережно относится к потреблению воды;

- улучшать очистку сточных вод;

- исполнять природоохранное законодательство.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Растущее вмешательство человека в природу, непродуманная, а иногда и бесхозяйственная деятельность людей приводят к необратимым экологическим последствиям, к резкому ухудшению качественного состояния окружающей среды. Результатом такого воздействия общества на природу являются истощение ее ресурсов и загрязнение.

Для решения назревших проблем требуются реальные дела. Надо срочно создавать Службу экологической экспертизы, без всяких оговорок отдавать приоритет экологическим оценкам над экономическими.

Выполненный мною проект информационно-исследовательского  типа, базой для которого послужил обобщающий химический эксперимент экологической направленности, отражает процесс накопления, упорядочения и сжатия информации с помощью теоретико-практических умений и подводит  к формированию и развитию экологического сознания людей, озабоченных  данными проблемами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература

1. Аранская О.С. Проектная деятельность школьников в процессе обучения химии.

 М. «Вентана-Граф» 2005

2. Крискунов Е.А. Экология  9 класс. М. «Дрофа» 1997
3. Куракава Л.И. Беседы о природе, обществе и человеке М. «Знание» 1985
4. Улицкий Ю.А. Океан надежд. М. «Просвещение» 1993
5. «Северяне». Народный журнал. №3,  2003. стр. 26