Как используют пресную воду. Использование воды человеком

Современный человек использует пресную воду для самых различных нужд. В первую очередь, конечно, вода требуется человеку для поддержания жизни, для приготовления пищи и питья, а также для личной гигиены.

В хозяйственной деятельности человека расходуется воды многократно больше, чем требуется на его бытовые и физиологические нужды.

В вопросах использования человеком воды накоплена большая статистика, которая с достаточной достоверностью отражает реальную картину.

Считается, что если человек каменного века обходился десятью литрами воды в день, то современному человеку требуется уже 220-230 литров. При этом на его физиологические потребности (питьё, приготовление пиши) из этого количества уйдёт не более 5 процентов.

Человек при дыхании ежесуточно выделяет 0,4 литра воды, через кожу при потении - 0,6 литра, прямым путём с мочой - 1-1,5 литра, т.е. всего до 2,5 литра. Эту потерю воды человек восстанавливает, потребляя почти столько же воды в сутки. Получается, что взрослый человек весом 70 кг в течение взрослой жизни (65-70 лет) потребляет 64 тонны воды, т.е. в 1000 раз больше собственной массы.

Вода в организме человека сменяется полностью в среднем за 17 дней.

Никакая хозяйственная деятельность человека не возможна без воды. Возьмём сельское хозяйство. Чтобы выращивать зерно, овощи, фрукты, поливать огороды, кормить и поить домашних животных, требуется огромное количество пресной воды. Для полей часто не хватает воды, которую приносят дожди, требуется искусственное орошение. Люди уже не одно тысячелетие в разных районах Земли создают ирригационные сооружения и водохранилища, прокладывают каналы. Орошение из рек ежегодно забирает около 3000 км 3 воды, или 68% всего водозабора.

Для промышленности всего мира ежегодно расходуется около 1000 км 3 воды, которая забирается из рек, озёр и морей. Примерно половина этого количества используется на тепловых электростанциях для получения пара, горячей воды и охлаждения генераторов, а остальное - на других предприятиях и транспорте.

Объём забираемой воды был бы ещё больше, если бы в промышленности не было обратного водоснабжения, т.е. многократного использования одной и той же воды.

Все энергетические установки, двигатели внутреннего сгорания, турбины, ядерные реакторы и др. требуют для своей нормальной работы охлаждения. В качестве охлаждающего агента чаще всего используется вода. Рабочий процесс всех перечисленных устройств и механизмов протекает таким образом, что как только тепло получено в их рабочей зоне, часть этого тепла, и довольно значительную, необходимо немедленно отвести. Отводимое тепло не всегда удаётся использовать для других нужд, и оно посредством охлаждающей воды выбрасывается в воздух. Ну, а на двигателях и генераторах, где применена воздушная система охлаждения, отводимое тепло выбрасывается в воздух непосредственно или с помощью вентиляторов.

С этим термодинамическим недостатком энергетических установок приходится мириться, потому что их конструкционные материалы и смазки выдерживают рабочие нагрузки лишь в ограниченных температурных пределах.

По данным статистики, в настоящее время для бытовых, сельскохозяйственных и промышленных нужд во всём мире из рек и озёр уходит около 4400 км 3 воды в год. По сравнению с мировыми запасами пресной воды этот расход воды совсем небольшой: лишь 10% годового стока рек, 5% объёма пресной воды в озёрах и менее 0,5% пресной воды в ледниках. Казалось бы, о чём здесь особенно беспокоиться?

Здесь необходимо отметить, что доля пресной воды в общем объёме воды на Земле незначительна и составляет всего 2 процента (около 32 млн. км 3). Причём 80% этого количества почти недоступны для использования, т.к. это вода ледников, расположенных в Антарктиде, Гренландии, а также вблизи Северного полюса и на вершинах высоких гор.

Пресная вода неравномерно распределена по земному шару. На Земле много засушливых районов, где катастрофически не хватает пресной воды. В этих условиях сейчас живёт не менее одного миллиарда людей из шести миллиардов человек, составляющих всё население Земли. С ростом населения проблема обеспечения водой будет только обостряться.

И дело даже не в численности населения, а в том, что чистой воды становится всё меньше и меньше. Природные воды уже несколько столетий загрязняются в результате хозяйственной деятельности человека. Грязные сточные воды, ядохимикаты, смытые дождём с полей, растворённые в воде газы промышленных предприятий и транспортных средств, сброс в реки и озёра неочищенных промышленных стоков - всё это губит воду.

Уже годового стока рек всего мира не хватает, чтобы разбавить все сточные воды для доведения их хотя бы до минимально приемлемого с точки зрения медицины и санитарии уровня.

В этих условиях такие действия, как использование чистой питьевой воды для поливки улиц и для работы ватерклозетов (WC) и даже мытьё посуды под струёй воды из крана никак не могут быть признаны нормальными.

Комиссия ООН обследовала качество питьевой воды в 122 странах мира. Из отчёта о результатах обследования, опубликованного в 2003 году, следует, что в тот период самая чистая вода была в Финляндии. За ней шли Канада, Новая Зеландия, Великобритания и Япония. Россия была на седьмом месте (и это очень неплохо!). на последнем месте была Бельгия (что очень странно!). более чистая, чем в Бельгии, вода была даже в Индии, Судане и Руанде.

Теперь никого не удивляет, что в магазинах городов и посёлков России и других стран наряду с минеральной водой продаётся обыкновенная питьевая вода. Всё большим спросом пользуются бытовые водяные фильтры. Предприимчивые люди находят возможность извлечь выгоду даже из ухудшающейся ситуации с чистой водой. Например, французская пивоваренная фирма «Фишер» выпускает пиво, бутылочка которого объёмом 0,33 литра стоила в первый год выпуска (2000 г.) 80 франков (почти 12 долларов), а теперь немного дешевле. Почему такая высокая цена? Оказывается, по утверждению фирмы, это пиво варится на воде из гренландского льда, которому 250 тысяч лет. Называется это пиво «63 о N/46 о W», что означает координаты точки, откуда взят древний лёд: 63 градуса северной широты, 46 градусов западной долготы.

Степень загрязнения природных вод и темпы, с которыми это загрязнение происходит, требуют от человечества принятия срочных мер. Экологическая катастрофа уже началась, и мы не имеем права делать вид, будто ничего не происходит. Но чтобы развернуть в мировом масштабе действительно необходимые работы по спасению воды и воздуха, нужно главное: политическая воля руководителей всех без исключения государств и их согласованные действия. В противном случае нашим внукам (не говоря уже о правнуках) не придётся наслаждаться свежим воздухом и хрустально чистой, свежей и вкусной водой в обычных природных условиях. А это уже будет выглядеть как преступление ныне живущих поколений перед последующими поколениями и перед самой Природой.

«Загрязнение и охрана воды» - Статья 77. Статья 76. 1 учебник географии – 0,5 куб. Загрязнение воды. Антуан де Сент-Экзюпери. Вода, у тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха. Неочищенные стоки населённых пунктов угрожают распространением опасных инфекционных болезней. Охрана воды. Ты самое большое богатство на свете. Статья 78. Вода нуждается в очистке.

«Балтийское море» - Нефтезагрязнение. Проблемы Балтийского моря. План действий по охране БМ. Гибель природной фауны. Местонахождение Балтийского Моря. Загрязнение распределено достаточно равномерно. Концентрация при загрязнении почти везде сохраняется в пределах 200 грамм на 1 кв. метр. Высокая степень токсического загрязнения.

«Загрязнение океана» - Сооружение очистных сооружений на предприятиях. Загрязнение океана – результат деятельности человека. Люди, не причиняйте Природе боль! Причины загрязнения Мирового океана. Тема нашего исследования «Загрязнение Мирового океана». Работу выполняли ученики 4-в класса МОУ СОШ №6. Для уничтожения следов нефтепродуктов используют эффективные химические препараты.

«Вода и загрязнение» - Загрязняющие вещества могут быть разделены на несколько различных классов. Четвёртый класс - инфекционные организмы и патогенные микроорганизмы. Загрязнение воды. Многие нефтепродукты ядовиты для животных. Нитраты могут стать причиной смертельного исхода от анемии у младенцев. И последний класс (пятый)- тепловое загрязнение.

«Загрязнение воды человеком» - Таким образом загрязняются поверхностные, подземные, грунтовые воды. Вода в жизни человека. Причины и источники загрязнения. Загрязнение воды имеет много причин. Происхождение загрязнения может быть: коммунальное (канализация), промышленное, сельскохозяйственное, природное. Виды загрязнений воды и вызываемые заболевания.

«Загрязнение вод» - 1) биологическое. (при загрязнении сточными водами поверхностных). В – третьих, Вода от ТЭЦ, поступая в водоем, приводит к повышению t 0 C воды в нем. №3. сброс в водоемы нерастворенных материалов – глин, как отходов производства. Тепловое загрязнение. Во – вторых, Оседая на дно, глинистая тонкодисперсная фракция погубит выметанную икру рыб.

Всего в теме 11 презентаций

Общеизвестно, что жизнь на планете Земля возникла благодаря наличию воды. Именно воду или признаки ее присутствия в прошлом ищут американцы на планете Марс, чтобы ответить на вопрос, была ли жизнь на Марсе.

Вода - наиболее распространенное, доступное и дешевое вещество. В воде зародилась жизнь, вышла из нее, постепенно заселив сушу и воздух. Без воды немыслима жизнь на планете Земля, немыслима жизнедеятельность человека. Именно доступность и незаменимость воды обусловила ее широкое применение в быту, промышленности и сельском хозяйстве, медицине - во всех сферах человеческой деятельности. Трудно вспомнить, где вода не применяется. Но именно это и создает проблемы, связанные с ее подготовкой к использованию, с ее очисткой .

Вода в природе

Вода - жидкость без запаха, вкуса, цвета (в толстых слоях голубоватая); плотность р = 1,000 г/см3 (при 3,98°С), Тплавл. = 0°C, Ткип = 100°C. Одно из самых распространенных веществ в природе. Гидросфера занимает 71% биосферы. Биосфера, включающая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами, ничтожно тонка - от глубин океанских впадин до высот снежных вершин слой биосферы достигает толщины всего 20 км, что составляет лишь 0,3% радиуса Земли. К тому же эта обетованная пленка на поверхности Земли в основном водная, и в этом смысле наша планета является планетой Воды.

Заглянем в "Словарь" Брокгауза и Ефрона: "минерал" (от mina - подземный ход, штольня) - это название дают однородным твердым или жидким неорганическим произведениям природы, определенного химического состава, входящим в состав твердой оболочки земли, а также и других небесных тел.

Таким образом, жидкая вода - жидкий минерал, твердая вода (лед) - твердый минерал. В последние десятилетия обнаружены большие запасы топлива в виде твердых кристаллогидратов природных углеводородов. Вода - прекрасный растворитель и потому невозможно встретить в природе жидкую "чистую" воду, то есть воду, в которой не растворены неорганические и органические вещества. Вода - прекрасная среда обитания живых организмов и потому невозможно встретить в природе "чистую" воду, т.е. воду, в которой бы не обитали микробы, бактерии, моллюски, рыбы и т.д.

Вода и человек

Столь универсальный по свойствам и широте распространения минерал нашел чрезвычайно широкое использование в жизнедеятельности человека. Вода используется в быту, в промышленности, в сельском хозяйстве - где угодно. Приведу примеры того, в каких объемах используется вода.

В теплоэнергетике вода - теплоноситель и рабочее тело. Тепловые электростанции используют на производство одного гигаватта электроэнергии 32-42 м3 в секунду воды. В частности, на охлаждение конденсатора турбины только одного энергоблока используется от 6 до 10 тыс.м3/ч. Если учесть, что в 1990 г. СССР произвел 1,726 млрд ГВт-ч электроэнергии, а к 2010 г. планировал увеличить производство электроэнергии только на ТЭС на 50-55%, то можно считать, что развал СССР, резкое падение производства и значительное снижение объемов производимой электроэнергии спасли республики бывшего СССР от экологической катастрофы. В металлургии вода используется для охлаждения оборудования, как теплоноситель и как рабочее тело для ТЭС, которые есть на каждом металлургическом комбинате, но не относятся к Министерству энергетики. То есть, не учтены в вышеприведенных цифрах. Только на охлаждение одной доменной печи используется до 10 тыс.м3/ч.

В химии вода - растворитель; один из реагентов некоторых химических реакций; "транспортное средство", то есть среда, позволяющая перемещать реагенты, продукты реакции из одного технологического аппарата в другой; теплоноситель и хладагент в тепловых процессах. В конечном итоге, вывод в окружающую среду жидких отходов производства осуществляется тоже в виде водных растворов и суспензий. Указать общие объемы воды, используемой химической промышленностью, не представляется возможным. Чтобы иметь хоть какое-то представление об объемах используемой воды и водных растворов, укажу, что только содовые заводы СССР выпускали в год свыше 1 млн т кальцинированной соды, а на производство 1 т кальцинированной соды (только в виде раствора хлорида натрия - рассола) расходовалось 5,5 м3 рассола. Потом в технологическом процессе этот объем увеличивался приблизительно в два раза и выводился в виде жидких отходов. Перемножить между собой эти цифры сможет сам читатель.

В медицине вода - растворитель, лекарственное средство, средство санитарии и гигиены, "транспортное средство". Повышение уровня медицинского обслуживания и рост народонаселения планеты Земля естественным образом ведет к росту водопотребления на медицинские цели.

В сельском хозяйстве вода - транспортное средство питательных веществ к клеткам растений и животных, участник обменных реакций, участник процесса фотосинтеза, реакций гидролиза, регулятор температуры живых организмов. Объемы воды, которые затрачиваются для полива сельскохозяйственных растений, при кормлении животных, птицы, не уступают объемам, используемым промышленностью.

В быту вода - средство санитарии и гигиены, участник химических реакций, протекающих при приготовлении пищи, теплоноситель, транспортное средство, удаляющее продукты жизнедеятельности человека в канализацию. Норма водопотребления на одного человека существенно разная по отдельным городам. Так, например, в Санкт-Петербурге она - 0,70 м3/мес, в среднем по Украине - 0,32 м3/мес, а в Европе - 0,11 м3/мес. Вспомните о приблизительно 6 млдр. человек, населяющих планету Земля и вам станет ясно, почему время от времени возникают разговоры о все возрастающих проблемах с питьевой водой даже в "мокрых" регионах планеты.

Что такое "чистая" вода?

Понятно, что для минерала, происходящего из разных месторождений, разного состава и столь широкого диапазона применения не могут быть сформулированы единые требования по "качеству". К сырой воде, то есть воде из источника водоотбора, требования одни. К "очищенной" воде, то есть воде, подготовленной к дальнейшему использованию, требования совершенно другие.

Более того, представления о качестве используемой воды с годами меняются, отражая:

• знания о влиянии на живой организм или технологический процесс отдельных компонентов раствора, называемого водой;
• разработанные и освоенные методы анализа;
• уровень развития науки и техники;
• "обратную связь" между потребляемой человеком водой и тем набором растворенных веществ, твердых включений и микроорганизмов, которые сбрасываются в виде сточных вод, жидких отходов промышленного и сельскохозяйственного производства.

Например, лет 200 назад для оценки качества питьевой воды использовались только органолептические методы: оценка цвета, вкуса, запаха. Сейчас перечень анализов, выполняемых санитарной лабораторией предприятия пищевой промышленности, размещается на двух страницах, заполненных мелким шрифтом. По традиции в таком списке остаются и органолептические показатели качества. Полученные в виде анализа знания о составе воды из источника водоснабжения должны вести к технологическим приемам очистки от тех или иных загрязнений. Так мы естественным образом переходим к обсуждению методов водоподготовки и водоочистки .

Что такое водоподготовка и очистка воды?
Обратимся к справочной литературе.
Энциклопедический словарь медицинских терминов сообщает: "Очистка воды (син. очистка природных вод) - комплекс санитарно-технических мероприятий, направленных на удаление примесей, представляющих опасность для человека".
Малая медицинская энциклопедия: "Очистка воды - обработка воды с помощью различных технологических приемов (коагуляция, фильтрация и др.) с целью улучшения ее органолептических и физико-химических свойств в соответствии с требованиями ГОСТ - см. "вода".
Сельскохозяйственный словарь: "Очистка воды - приведение качества исходной воды в соответствие с требованиями потребителя. Способы очистки воды: осветление (устранение мутности), обесцвечивание (устранение органических веществ), обеззараживание, дезодорация, опреснение, умягчение".
Большая Советская Энциклопедия: "Водоподготовка - обработка воды, поступающей из природного водоисточника на питание паровых и водогрейных котлов или для различных технологических целей. Водоподготовка производится на ТЭС, транспорте, в коммунальном хозяйстве, на промышленных предприятиях.

Подведем итог.
Водоподготовкой условились называть приведение качества воды в соответствие с требованиями промышленных предприятий. Очисткой воды, используемой для нужд человека и животных, называют приведением качества воды к нормам, обусловленным соответствующими ГОСТ.

Очисткой сточных вод, сбрасываемых промышленными и коммунальными предприятиями, по аналогии назовем приведение состава жидких стоков в соответствие с нормами ПДК (предельно допустимых концентраций).

Как уже отмечалось выше, в связи с ростом знаний и ухудшением экологической ситуации как следствием жизнедеятельности человека нормы на потребляемую воду все время пересматриваются. Чтобы им соответствовать, совершенствуются технологии очистки воды, оборудование.

Например, фармакопея США (USP) дает определение нескольким типам воды: очищенная вода, вода для инъекций, стерилизованная вода, стерильная вода для инъекций, стерильная бактериостатическая вода для инъекций, стерильная вода для ингаляций и стерильная вода для орошения. USP устанавливает нормы методов стерилизации и расфасовки для отдельных видов используемой воды.

Цель занятия: сформировать у учащихся представление о водопотреблении и современном состоянии водной среды, а также об основных экологических проблемах, связанных с хозяйственным использованием источников пресной воды, и о рациональном водопользовании.

Оборудование и материалы: технические средства обучения (проектор, компьютер, электронная презентация занятия), иллюстративный материал, карточки с заданиями, листы ватмана, маркеры.

Выполнение заданий

Задание 1. Вспомните свойства пресной воды.

Перечислите известные вам физико-химические свойства воды и выпишите их на ватман. Вспомните смысл ключевых понятий: круговорот воды, водоснабжение, сброс сточных вод. (Три агрегатных состояния воды, плотность воды 1 г/см 3 , образование льда при температуре 0 °С, кипение при 100 °С, прозрачность, способность растворять вещества, необходимость для жизнеобеспечения. )

Задание 2. Какие водоемы относятся к пресным?

Вспомните и перечислите типы пресных водоемов. (Реки, ручьи, озера, пруды, болота, каналы, подземные воды. Следует напомнить, что водоемы бывают как естественного происхождения – реки, озера, болота, так и созданные человеком для определенного назначения – пруды, водохранилища, каналы ). Какие из перечисленных водоемов могут оказаться пригодными для водопользования, а какие нет и почему? (Наиболее пригодны реки и подземные источники. )

Задание 3. Как и для чего используется пресная вода?

Перечислите все возможные хозяйственные нужды, на которые человек использует воду, и расположите их в виде пирамиды.

Объяснение нового материала

1. Источники и использование пресной воды

Люди используют пресную воду для различных хозяйственных нужд, из которых основное место занимают орошение сельскохозяйственных земель и производство энергии. В меньшей степени вода расходуется в промышленности и на бытовые нужды, включая и питьевую воду. В качестве источников пресной воды используют наземные природные воды (в основном реки, озера) и грунтовые подземные воды.

2. Берем воду «взаймы» у Природы

Вся вода, которую мы используем, изымается из природного круговорота воды, а возвращается в него уже загрязненная, с большим количеством отходов. Бытовые и коммунальные стоки попадают в реки, заливы и моря через систему городской канализации. Промышленные предприятия, как правило, расположены на крупных природных водоемах, где получают неограниченное количество воды, используют ее и сбрасывают вместе с отходами. Смыв воды с полей вместе с содержащимися там удобрениями и химикатами также загрязняют природные воды.

3. Экологические проблемы

Использование воды в хозяйственных целях порождает следующие проблемы.

А. Природные источники могут давать лишь ограниченное количество воды. Возникает опасность перерасхода речной воды и существенных изменений в экосистемах водосборных районов. Например, отвод воды из реки может сказаться на состоянии прилегающих болот и пойменных лугов – они пересыхают, т.к. не подпитываются периодическими паводками; в результате изменяется видовой состав таких экосистем.

Б. Использование грунтовых вод ведет к сокращению их запаса и проседанию грунта. Объем подземных вод превосходит запасы наземной воды в 70–80 раз, но грунтовые воды также истощаются, если потребление из них воды идет быстрее пополнения. При уменьшении объема грунтовых вод может происходить постепенное опускание поверхности суши, называемое проседанием грунта. В населенных пунктах это приводит к разрушению дорог, фундаментов зданий, водопроводной и канализационной сетей, на побережьях – к затоплению и разрушению береговой зоны.

В. Вода, которая возвращается в природу, сильно загрязнена. Это опасно как для здоровья человека, так и для состояния окружающей среды, особенно водоемов. Сточные воды среднего по размеру города содержат следующие загрязнители:

– смытая в процессе разрушения почва;
– остатки удобрений, инсектициды и гербициды, применяемые в садах и парках;
– различные химические соединения, образующиеся при износе дорожного покрытия;
– сажа и ядовитые вещества выхлопных газов транспорта;
– горючее и машинное масло с дорог и автостоянок;
– мусор и растительные остатки;
– сточная вода жилых помещений и предприятий;
– отходы предприятий промышленности, использующих воду (наибольшее количество загрязнителей дает целлюлозно-бумажное производство).

Загрязнение поверхностных и подземных вод

Г. Биокумуляция ядовитых веществ, содержащихся в воде. Наибольшую проблему при загрязнении природных вод создают различные ядохимикаты, содержащиеся в бытовых, промышленных, сельскохозяйственных и других сточных водах. Они присутствуют в низких концентрациях, с трудом выводятся из вод, а также способны длительно накапливаться в живых организмах.

Большинство загрязнителей принадлежат к двум группам: тяжелые металлы (свинец, ртуть, кадмий, железо, хром и др.) и синтетические органические соединения (бензол, фенол, диоксины, гексахлорциклогексаны, хлорированные бифенилы и многие другие). Все ядохимикаты, присутствующие в окружающей среде в малых дозах в течение длительного периода, опасны из-за способности к накоплению в организме, что приводит к мутациям, раку, различным патологиям.

В природе токсины движутся по пищевым цепям, на последних звеньях которых их концентрации могут увеличиваться в сотни тысяч раз по сравнению с окружающей средой.

Выполнение заданий

Задание 4. Составьте схему круговорота воды с учетом всех видов ее «изъятия», использования и сброса загрязненной воды (различные виды загрязнений – промышленное, сельскохозяйственное, бытовое и пр.) обратно в природные водоемы. Выполнить это задание можно сначала на ватмане или доске, а потом в тетрадях. Начните схему с типичного водного источника – реки.

Главный вывод : из замкнутого цикла круговорота воды забирается чистая вода, а обратно возвращается загрязненная; загрязнения поступают в природные водоемы, откуда вода снова берется на использование. Рост уровня загрязнения природных водоемов пагубно влияет на живые организмы и на качество питьевой воды.

Задание 5. Проведите опрос учащихся в своей группе по следующему вопроснику и проанализируйте ситуацию с потреблением питьевой воды.

– Кто пьет дома воду из-под крана, а кто покупает ее в бутылках?
– Кому доводилось пить воду в других городах России? В других странах? Насколько отличается наша вода от зарубежной?
– Используете ли вы дома фильтры для очистки воды?

Объяснение нового материала

4. Доставка воды потребителю

(Проводится с использованием раздаточного материала.)

Вода, используемая в быту, обычно берется из реки или из подземных источников в области водозабора. В Калининградской области это река Преголя, группа питьевых озер и подземные воды в некоторых местах области. Очистка и подготовка воды обычно идет по следующей схеме:

водоем ––> фильтры грубой очистки для удаления крупных примесей ––> водохранилище для отстаивания воды (удаляются мелкие примеси) ––> обеззараживание воды для уничтожения патогенных микроорганизмов (обычно хлорирование) ––> флокуляция (осаждение взвешенных веществ в воде на осадке гидроксида алюминия) ––> пропускание через песчаные фильтры ––> резервуары очищенной воды ––> водопроводная сеть ––> потребитель.

Цифры и факты:

– среднестатистический россиянин потребляет 272 л воды в сутки;
– около 50 млн человек в нашей стране пьют воду с повышенным содержанием железа;
– за последние годы в водных объектах обнаружено около 750 химических соединений, из которых 600 являются канцерогенами и практически не обезвреживаются на водопроводных станциях.

5. Осторожно! Водопроводная вода!

Главными причинами низкого качества питьевой воды «из-под крана» являются:

– загрязненность водозаборов;
– применение хлорирования;
– плохое качество водопроводных сетей;
– несовершенство песчаных фильтров.

Наибольшую опасность в подготовке питьевой воды представляет технология ее хлорирования, поскольку приводит к появлению в воде так называемого «связанного хлора» – результата взаимодействия хлора и некоторых органических соединений. Среди продуктов хлорирования есть канцерогенные и токсичные соединения, не имеющие запаха и практически не удаляющиеся при кипячении и отстаивании воды (к ним относятся такие вещества, как линдан, диоксины, бутилхлорид, трихлорфенол и др.).

Загрязненность питьевой воды зависит также от того, из какого материала сделаны водопроводные трубы. Например, чугунные водопроводы, проложенные более 80 лет назад, до сих пор работают исправно. А вот стальные трубы, проложенные в 1970-е гг. уже доставили много хлопот. Кроме того, из-за плохого качества труб, содержание железа в воде превышает нормы ГОСТа.

Заключительные задания

Задание 6 (выполняется в группах). На уже разобранной схеме «изъятия воды» найдите участки, соответствующие наибольшему вкладу в загрязнение воды (как природной, так и потребительской). Предложите, как можно минимизировать вред, наносимый природе и здоровью человека.

Задание 7. Альтернативные источники воды.

(Учащимся раздают карточки с изображениями альтернативных источников водоснабжения: лесных озер, болот, подземных источников.)

Дайте анализ плюсов и минусов конкретного альтернативного источника по сравнению с используемыми в настоящее время по следующим критериям:

– чистота воды в источнике;
– мощность источника (хватит ли воды для обеспечения города);
– удобство забора воды;
– доставка воды потребителям.

Главный вывод : оптимальным решением проблем водоснабжения является улучшение экологического состояния ныне действующих источников воды.

Задание 8. Очистка водопроводной воды в домашних условиях.

В домашних условиях можно очень просто организовать очистку воды способом вымораживания (перекристаллизации). Подберите эмалированную кастрюлю с крышкой, которая помещается в морозильную камеру холодильника. Наполните кастрюлю кипяченой водой комнатной температуры так, чтобы между крышкой и водой оставался зазор в 3 см (в этом случае вода будет замерзать снизу и с боков, а под самой крышкой за сутки замерзнуть не успеет). Вода должна замерзнуть наполовину или на две трети. В центре кастрюли останется незамерзшая вода бурого цвета, содержащая загрязнения. Эту воду нужно слить, оставшийся лед промыть и растопить. Следует помнить, что полученная вода по составу близка к дистиллированной, и в ней отсутствуют соли кальция, магния и др., так что перед употреблением этой воды для питья необходимо восполнить их недостаток.

Раздаточный материал к занятию

Разрушения, вызываемые наводнением

ходуется в 5-6 раз меньше воды, чем при обычном поливе. Другой способ экономного расходования воды для полива - подведение воды непосредственно к корневой системе плодовых деревьев при помощи капельниц. Это позволяет избежать излишнего испарения и строго дозировать поступление воды к растениям.

Наиболее эффективный путь защиты водоемов от загрязнений - это создание безотходного производства, когда отходы одной ступени производственного цикла используются как сырье для другой. Однако в настоящее время не существует универсальной бессточной системы, пригодной для различных отраслей народного хозяйства.

Наибольшее распространение получила очистка сточных вод. Современные методы очистки позволяют удалить различные примеси из сточных вод на 95-96%. Часто этого бывает недостаточно, но для дальнейшей очистки воды необходимо строить более дорогие очистные сооружения, что экономически невыгодно. Так как сточные воды многих предприятий сложно, дорого, а иногда невозможно очистить до такой степени, чтобы они стали безвредными для растений, животных и человека, их очищают частично и используют в замкнутых оборотных системах (рис. 120). За последние годы такие системы внедрены на нескольких нефтехимических, металлургических, целлюлозно-бумажных предприятиях.

Очистка сточных вод. В зависимости от степени и характера загрязнения применяют механические, химические и биологические методы

очистки сточных вод. Механическими методами удаляют грубые дисперсные примеси с помощью решеток, сит, фильтров, отстойников, нефтеловушек. Этими методами удаляют нерастворимые примеси из бытовых стоков - до 60%, из промышленных - до 95%.

Химическая очистка - это добавление в сточные воды реагентов, способствующих образованию осадков из коллоидных и некоторых истинных растворов.

Биологическая очистка в естественных условиях происходит на специальных полях орошения или полях фильтрации. Здесь создается сеть магистральных и распределительных каналов и карт (площадок) шириной 20 м и длиной 100-150 м, окруженных земляными валами. Карты периодически заполняют сточными водами. Под воздействием солнечного света, воздуха, микроорганизмов они очищаются и просачиваются в грунт. На поверхности карт образуется перегной. Через несколько лет после прекращения слива сточных вод поля фильтрации используют для выращивания трав, кормовых культур или овощей, которые можно

употреблять в пищу после термической обработки.

Биологическая очистка сточных вод в искусственных условиях

производится в специальных сооружениях - биофильтрах и аэротен-

9~ 17021 Чорнови. 10 (111 к л.

в> \ О

-„пнпв использование

Процессы

конденсирования

Бытовые стоки Схема безотходного производственного цикла воды:1 - дозатор;2 -

фильтровальная и насосная станции; 3 - градирни для охлаждения воды;4 - станция очистки сточных вод; 5 - станция биохимической очистки;6 - отстойники

ках. Биофильтр представляет собой сооружение из кирпича или бетона, внутреннее его помещение заполнено прочным пористым материалом: шлаком, гравием, щебнем, керамзитом. На эти пористые материалы нанесена пленка микроорганизмов (бактерий, простейших и др.), которые в процессе жизнедеятельности поедают и разлагают органические вещества, очищая от них воду. В биофильтр периодически подаются сточные воды и воздух, идущий на процессы окисления. В аэротенках поступающим воздухом в сточных водах перемешивается активный ил, который состоит из сообществ аэробных микроорганизмов - минерализаторов органического вещества. Во вторичных отстойниках происходит отделение бактериальной пленки от чистой воды. В таких биофильтрах и аэротенках устраняется более 90% загрязнений органическими веществами.

Бытовые сточные воды могут содержать патогенные микроорганизмы, поэтому их обеззараживают жидким хлором или хлорной известью.

Работа очистных сооружений и установок на предприятиях контролируется законом об охране окружающей среды.

Р и с. 1 2 1 .

Схема очистных сооружений

Дефицит пресной воды. Разбавление отходов. Поверхностно-актив- ные вещества (ПАВ). Синтетические моющие средства (СМС).

Водоносность рек. Химическая очистка воды. Биологическая очистка

Поля фильтрации. Биофильтры. Азротенки.

Бережное расходование пресной воды, своевременная и действенная очистка сточных вод, охрана водных ресурсов сокращают их дефицит и увеличивают возможности их

использования.

■ Примеры и дополнительная информация

1. Основную часть используемых человеком водных ресурсов составляет речной сток. Полный годовой сток рек на нашей планете - 37 тыс. км 3 . Почти под каждой рекой течет подземная река, и подземный годовой сток составляет 13 тыс. км3 . Обеспеченность пресной водой разных стран неодинакова. Наиболее богаты пресной водой Бразилия (5668 км3 в год) и Канада (9740 км3 в год). В нашей стране годовой сток рек составляет 4384 км3 в год. Многие страны испытывают недостаток в пресной воде и импортируют ее. Вода транспортируется на десятки и сотни километров по трубопроводам, перевозится судами, автомашинами и даже самолетами. Привозную воду используют жители Алжира, Голландии, Гонконга, Сингапура. По данным Всемирной организации здравоохранения, примерно 1,2 млрд человек страдают от нехватки чистой питьевой воды.

2. В сельском хозяйстве вода используется в огромных количествах: 70% от всего водопотребления. Для основных сельскохозяйственных культур установлены следующие нормы орошения ( R М ,! на

1 га): зерновые - 1500-3500, многолетние травы - 2000-8000,

хлопчатник - 5000-8000, рис - 8000-15 000.

3. В коммунальном хозяйстве вода используется для бытовых нужд населения, на работу предприятий бытового обслуживания, мытье улиц и поливку зеленых насаждений, на противопожарные меры. Это составляет примерно 15% от расхода воды в промышленности. Считается, что в благоустроенном городе на личные нужды каждый житель расходует 200-300 л воды в сутки. На одного жителя Москвы приходится свыше 400 л воды в сутки, на одного жителя СанктПетербурга - более 300 л. В Лондоне каждый житель расходует 170 л воды в сутки, в Париже - 160 л, в Брюсселе - 85 л.

4. Методы определения степени загрязнения водоемов различны. Это может быть прямое измерение концентрации загрязнителей (например, солей тяжелых металлов). Содержание органических веществ часто выявляют по количеству 0 2 , поглощенного определенным объемом воды в единицу времени, при бактериологическом анализе определяют количество бактерий в 1 см- * воды при выращивании колоний на питательных средах в лаборатории. Степень загрязнения воды можно

также установить по видовому разнообразию водных биоценозов. Около 800 обитателей пресных водоемов очень чувствительны к присутствию в воде органических веществ, они служат индикаторами благополучия в водных экосистемах.

5. После громкого судебного процесса 1971 г. широко известным кумулятивным (накопительным) заболеванием стала болезнь Минамата. В 1950-х гг. предприятие по переработке руды сбрасывало отходы, содержащие ртуть, в воды залива Минамата (Япония). Бактерии перерабатывали ее в диметилртуть. По цепям питания она попадала и накапливалась в рыбах до 50 мг/кг. Люди, питаясь рыбой, получали сильнейшие отравления, нервно-паралитические заболевания, более 50 человек умерло. С 1955 по 1959 г. здесь каждый третий ребенок рождался с психическими и физическими анамалиями. Рыбный промысел в заливе до сих пор запрещен; полагают, что на дне залива находится еще около 600 т ртути. Болезнь Минамата вошла во все справочники в качестве примера болезни, вызванной загрязнением окружающей среды и кумуляций ртути по цепям питания.

6. Примером удачного использования оборотных вод в автохозяйстве служит замкнутая система «Кристалл». В ней использованная для мойки автомашин вода подается на вибрационные фильтры, где очищается от грубых взвесей и песка. Затем она поступает в фильтровальные колонны, заполненные синтетическим материалом - сипроном, который поглощает нефтепродукты. Очищенная вода собирается в резервуары и вновь используется для мойки автомашин. Повторное использование доочищенных сточных вод в 20-25 раз снижает потребление свежей

воды и уменьшает сброс сточных вод в водоемы.

Q Вопросы. 1. Найдите в справочнике описание физических и химических свойс1 в воды: агрегажые состояния, плотность воды и льда, температура кипения и

плавления, удельная теплоемкость, теплота испарения, диэлектрическая проницаемость и др. Как эти свойства обусловливают роль и функции воды в природе и живых организмах? 2. На какие нужды использует человек пресную воду?

3. Какие вещества наиболее опасны при загрязнении водоемов и почему?4. Как можно определить степень загрязнения реки, озера?5. Как применяется правило региональности при использовании водных ресурсов?6 . Почему расход воды на

орошение считается рациональным и в дальнейшем будет увеличиваться?

□ Задания. 1. Выясните, как используются поверхностные и подземные воды

вашего района и области. 2. Для ликвидации нефтяных разливов в океане пред-

лагают поджигать нефть. Предскажите возможные экологические последствия применения такого способа ликвидации нефтяного загрязнения. 3. Предложите, как можно более рационально использовать водные ресурсы в вашем районе и

□ Темы ДЛЯ дискуссий. 1. Почему приходится искусственно очищать воду, если водоемы обладают способностью к самоочищению?2. Если столь велики

преимущества в использовании замкнутых и оборотных циклов в промышленности, то почему их недостаточно используют в настоящее время?

Подготовьте дискуссию на тему: «Уникальные свойства воды, имеющие значение для

жизни, антропогенные воздействия на водоемы и их последствия».

ВСПОМНИТЕ

Основные

месторождения

полезных ископаемых: каменного угля, нефти, газа,

железной руды, цветных металлов в России и в мире Методы добычи, обогащения и использования полезных ископаемых

§ 37. Использование и охрана недр

Недра и их значение для человека. Недра - это верхняя часть земной коры, в которой добывают полезные ископаемые. Исключительно важное значение полезных ископаемых в развитии человеческого общества отражено в названиях длительных исторических периодов: «каменный», «бронзовый», «железный». В настоящее время использование полезных ископаемых достигло максимума и темпы эксплуатации их запасов продолжают возрастать.

Большинство полезных ископаемых относится к невозобновимым природным ресурсам, и их запас уменьшается по мере использования. По прогнозам ученых, в начале XXI века человечество исчерпает пятую часть железных руд, половину запасов никеля и кобальта, большую часть запасов свинца, цинка, вольфрама (рис. 122). В настоящее время многие богатые месторождения с высоким содержанием металлов в рудах уже отработаны и используют бедные месторождения. Например, сейчас считается рациональной разработка медных руд с содержанием меди менее 1% - в 10 раз ниже, чем в первой половине XIX века. Создаются новые технологии извлечения металла, обогащения и переработки руд. Следовательно, одной из важнейших задач охраны недр является бережное расходование минеральных и энергетических ресурсов.

Потери при разработке полезных ископаемых достигают огромных размеров. Так, при мировой добыче ежегодно теряется меди 600 тыс. т, свинца - 300, цинка - 500. Отдача нефтеносных слоев в 1975 г. не превышала 30%, к концу столетия она достигла почти 40%.

млн т в год угля и железной руды

Возрастание мировой добычи полезных ископаемых

При современных технологиях добычи и переработки только 1-5% от всего объема извлекаемых полезных ископаемых реализуется в виде чистой продукции, а остальное является отходами. Поэтому важнейшим направлением в рациональном использовании и охране недр является совершенствование методов добычи, транспортировки и переработки полезных ископаемых.

Добывая полезные ископаемые шахтным и открытым методом, человек иногда полностью преобразует природные ландшафты. Сейчас открытым способом в мире добывают до 70% минерального сырья. В районах открытых горных разработок обычными становятся безжизненные рукотворные, «лунные» ландшафты. Такие рукотворные каньоны, «лунные долины», характерны для Курской магнитной аномалии, Криворожского бассейна, Черемховского угольного месторождения.

Охрана недр включает в себя максимально полное использование разрабатываемых месторождений, что позволяет не начинать разработку новых. Полнота выработки служит характеристикой рациональности работы добывающего предприятия.

Преимущество отдается открытым способам добычи полезных ископаемых, при которых месторождения разрабатываются с более высоким КПД. Наиболее полной выработке месторождений способствует использование сопутствующих компонентов. Так, рационально одновременно с железом добывать сопутствующие ему титан, ванадий, молибден, кобальт, вместе с медью - кадмий, селен, галлий, вместе с нефтью - иод, бром, серу. Применяемая ранее добыча только одного металла на месторождении полиметаллических руд считается сейчас нерациональной.

Большое значение в сохранении месторождений полезных ископаемых имеет использование в промышленности вторичного сырья. Так, существенное увеличение производства металлов может быть достигнуто благодаря сбору и использованию металлолома. Общая масса изделий из металла, которые сейчас находятся в обращении, составляет 6 млрд т. Многие изделия сравнительно быстро изымаются из обращения из-за технического износа и морального старения. Подсчитано, что 20-25% металла, заключенного в них, может сравнительно быстро вновь использоваться в производстве, а еще 40-45% - через более долгий срок. Общие запасы потенциального металлолома таковы, что могут долгое время полностью удовлетворять промышленность в сырье. При этом 1 т чугунного или стального лома может сберечь 3,5 т минерального сырья, 2 т железной руды, 1 т кокса и 0,5 т известняка.

Для сокращения потерь при транспортировке сырья все чаще переходят на использование трубопроводов и контейнеров. Газо проводы и нефтепроводы постепенно вытесняют другие средст ва доставки газа и нефти по суше.

Одним из путей сохранения полезных ископаемых служит использование

попутных энергетических ресурсов. Например, мало используется тепло,

образующееся при сжигании топлива на цементных заводах, в мартеновских печах. Оно в этих производствах теряется и рассеивается вместе с отходящим паром.

Экономия ископаемых энергетических ресурсов возможна также при переходе на использование альтернативных источников энергии-

геотермальных вод, энергии солнца, ветра и морских приливов. Важное значение имеет замена редкого минерального сырья синте-

тическими материалами. Металлы во многих случаях успешно заменяют пластмассами.

Охрана природной среды при разработке полезных ископаемых.

Добыча полезных ископаемых сопровождается существенными изменениями окружающей природной среды из-за создания отвалов, терриконов, карьеров, появления провальных воронок, загрязнения воздуха, воды, почвы. Отвалы образуются из пустой породы, которую поднимают из недр вместе с рудой и углем и после сортировки сваливают вблизи шахт и штолен. Порода, сложенная в терриконы и содержащая остатки каменного угля, часто самовозгорается. Поэтому терриконы дымят в течение многих лет, дополнительно загрязняя окружающую среду. Когда месторождения разрабатывают открытым способом, в карьере, вынутые породы покрывают большие площади плодородных земель, занятых ранее полями, лугами, лесами.Рекультивация - восстановление промышленно нарушенных территорий - предусмотрена законом. Предприятия, добывающие минеральные ресурсы, обязаны еще до начала работ обеспечить возможности для восстановления нарушенного ландшафта. В районах добычи угля шахтным способом ликвидируют терриконы, используя породу для строительства дорог, фундаментов домов. Это приносит двойную пользу: сохраняется естественный ландшафт и снижаются затраты на строительство из-за использования дешевого сырья. На месте бывших терриконов разбивают парки, сажают леса. Остающиеся пустые породы используют для заполнения выработанных шахт и штолен.

После прекращения открытой выработки поверхности отвалов выравнивают, делают террасы на стенках карьеров, а токсичные и бесплодные породы, покрывают почвой, на которой могут жить растения. Часто используют плодородные почвы, которые были удалены отсюда в начале разработки месторождения. Рекультивированные участки используют для посадки ле сов, создания зон отдыха.