Как используют пресную воду. Водоносность рек

(Ответ Водяши на вопросы журналистов на пресс-конференции )

Вода нужна всем - и человеку, и животным, и растениям. Много воды потребляют промышленные предприятия: фабрики, заводы. В воде нуждается сельское хозяйство. Вода расходуется на орошение полей в засушливых районах и пустынях. Вода – огромная сила. Люди заставили эту силу служить им. На реках они строят плотины. Созданные руками людей искусственные водопады крутят мельницы, турбины электростанций.

Задачи на вычисление расхода воды

За 5 минут из крана вытекает 5 л воды. Сколько литров воды вытечет из крана за 1 ч?

За 1 ч из крана вытекает 300 л воды. Сколько литров воды вытечет из крана за 1 сут?

За 5 мин из крана вытечет 5 л воды. Сколько литров воды вытечет из крана за 1 мин?

На мытьё одинакового количества посуды Миша тратит 5 л воды, а Саша - 2 л воды. Сколько л воды экономит Саша? При каком способе мытья посуды возможна такая экономия?

Для принятия душа одному человеку требуется 50 л воды, а для принятия ванны - 200 л воды. Сколько воды можно сэкономить, если принять душ вместо ванны?

Каждый член семьи из четырех человек ежедневно тратит на приём душа 50 л воды. Сколько литров воды тратит вся семья в день на приём душа?

Семья из четырех человек еженедельно тратит на прием ванны 800 л воды. Сколько литров воды тратит еженедельно каждый член семьи?

Мама стирает два раза в неделю, тратя на стирку 30 л воды. Сколько литров воды мама потратит за одну неделю?

Мама стирает один раз в неделю, тратя на стирку 30 л воды. Сколько литров воды мама потратит за один месяц?

Мама тратит на приготовление супа 3 л воды, а на приготовление второго блюда из картофеля и мяса - 4 л воды. Сколько всего литров воды истратила мама?

Практическая работа

Опыт 1. В два стакана помещаем песок, глину, поваренную соль, добавляем воду и размешиваем стеклянной палочкой. Получили раствор. Один стакан оставляем для отстаивания частиц смеси. Из второго стакана раствор фильтруем. На бумажном фильтре остались глина и песок, а прозрачный раствор - в стакане. Берем из стакана прозрачный раствор (это наша питьевая вода) пипеткой и капаем несколько капель на предметное стекло, подносим стекло к самой горячей части пламени спиртовки и даем воде испариться. На предметном стекле остается белое кристаллическое вещество - соль.

Ученики делают вывод: питьевая вода - это смесь веществ. (Записывают вывод в тетрадь). Водопроводная вода содержит не только полезные человеку растворимые соли, но в некоторых случаях и вредные для его организма вещества. Вот почему сейчас получили распространение бытовые фильтры (демонстрируется бытовой фильтр - рис. 36). Что вы знаете о дистиллированной воде, как ее получают?

Наливаем в пробирку отфильтрованный, нагреваем воду и кипятим на спиртовке до появления пара, предметное стекло аккуратно подносим к отверстию пробирки, на предметном стекле появляются капельки воды. Пар охладился и превратился в воду. Предметное стекло подносим к пламени спиртовки, капельки воды испаряются, но в этом случае кристалликов соли нет. Почему?

Во время опыта дети рассказывают о применении дистиллированной воды, о круговороте воды в природе - естественном процессе очистки воды. Вы уже, ребята, узнали, что вода - универсальный растворитель. Она растворяет многие газообразные (газированная вода), жидкие (раствор уксусной кислоты) и твердые (раствор сахара) вещества. Вы также знаете, что не все водные растворы полезны для человека. Так, дождевая вода, растворяя содержащиеся в воздухе оксиды серы, азота, выпадает на землю кислотными дождями, принося вред всему живому.

Опыт 2. Взрывы и аварии на танкерах, к сожалению, нередкое явление. Катастрофа одного супертанкера загрязняет воду в такой степени, как это мог бы сделать весь морской флот еще какие-нибудь полстолетия тому назад. Сейчас, ребята, вы попробуете провести работу по ликвидации последствий аварии.

1. Ставим таз с водой - это наш «океан».

2. Заселяем «океан» - (опускаем в него игрушки).

3. Спускаем «танкер» с нефтью на воду (от пластиковой бутылки отрезаем дно, заполняем растительным маслом).

4. Имитируем нефтяную аварию (создаем штормовые условия, раскачиваем емкость).

5. Приступаем к ликвидации аварии:

а) пытаемся собрать нефть с помощью ложек, древесных опилок, ватных тампонов;

б) очищаем природные объекты (птиц, рыб) от нефти с помощью стирального порошка, шампуня, питьевой соды (для этого используем тарелки с ватными тампонами).

Для ликвидации последствий разлива нефти лучше всего использовать природный материал, который обладает способностью удерживать на своей поверхности, например, уголь или минерал вермикулит, залежи которого велики на Кольском полуострове. Его наносят на нефтяную пленку в размельченном виде. После адсорбции (впитывания) собирают, обжигают в печах котельной, и в отличие от угля вермикулит можно использовать вновь.

Перспективным считается применение нефтеокисляющих бактерий. Если культуру бактерий поместить на нефтяную пленку, то через несколько дней она исчезнет из-за быстрого размножения бактерий.

Заключение . Задача каждого из нас - сделать так, чтобы вода не загрязнялась.

Тема 6. Уроки Экоши (5 ч)

Цель: узнать способы охраны окружающей среды и уметь применять их в повседневной жизни

В связи с тем, что учащиеся 3-х классов под руководством своего учителя в состоянии вместе планировать, организовывать, осуществлять, анализировать и рефлексировать совместную деятельность, можно «Уроки Экоши» проводить с использованием методики коллективно-творческих дел (КТД). Основоположник этой методики И.П. Иванов предлагает несколько схем-структур построения дела:

- «бой »: несколько команд предлагают друг другу задания, ставят вопросы, этими вопросами «атакуют», а ответами на них «обороняются». Примеры КТД, в основе которых лежит схема «боя» - КВН, разнобой, пресс-бой и др.

- «защита »: каждая из творческих групп, команд показывает программу, защищающую что-либо (страну, профессию, растение, науку и др.). Примеры КТД, в основе которых лежит схема «защиты» - защита фантастических проектов, времён года, знаков зодиака и др.

- «эстафета »: команды в строгой последовательности, заботясь о взаимосвязи каких-либо компонентов, представляют содержание дела. Примеры КТД, в основе которых лежит схема «эстафеты» - устный журнал, турнир, ринг и др.

- «путешествие »: команды (экипажи), творческие группы «путешествуют» от станции к станции (от этапа к этапу), выполняя задания, отвечая на вопросы. Пример КТД, в основе которого лежит схема «путешествия» - игра путешествие.

- «ролевая игра »: воспроизведение творческими группами деятельности и системы отношений в специально создаваемой условной ситуации. Пример КТД, в основе которого лежит схема «ролевой игры» - пресс-конференция.

Как определить межповерочный интервал счетчиков газа в 2019 году

Россияне больше не будут заниматься поверкой водяных счётчиков

Не заплатил за потреблённую электроэнергию? Не получишь кредит!

Статистика потребления питьевой воды человеком и ее значение в быту

Некоторые факты о водных ресурсах Земли

Человек на 70% состоит из воды.

Если всю воду Земли равномерно распределить по ее поверхности, то средняя глубина получившегося «водоема» составит 2,5 км.

Если всю ее собрать в одну каплю, то диаметр этой капли был бы равен 1 500км.

Пресные водоемы занимают не более 3 % площади Земли и содержат в 5 тысяч раз меньше воды, чем океаны и моря. Но и из этого количества, пригодной для человека жидкости, можно использовать не более 1%, так как остальные 99% – это Полярные льды, и снежноледовые образования высоких гор.

Потребление питьевой воды в разных странах и ее географическое распределение

По данным ученых, за прошедший век темпы водопотребления в несколько раз превысили темпы прироста населения планеты. Ожидается, что к 2050 году около 80% людей родятся в регионах с дефицитом питьяи в плохой санитарной обстановке. В основном, это относится к странам Южной Азии и Африки.

В самых благоприятных условиях находятся государства, владеющие большими, возобновляемыми пресными ресурсами. Это - Канада, Россия, Бразилия и некоторые другие страны.

Однако существуют государства, с дефицитом природной воды (ОАЭ, Кувейт, Саудовская Аравия), но потребляющие ее больше, чем позволяют им возобновляемые запасы. В цифрах, потребление в этих странах составляет – от 250% в Саудовской Аравии, – до 2000% в Кувейте. Это - импорт, закупаемый за счет продажи нефти и газа.

В самом плохом положении находятся некоторые страны Африки, где потребление не более 100 куб.м. в год, на одного человека (с учетом расхода на сельское хозяйство, требующее воды больше, чем необходимо человеку).

Интересно, что для бытовых потребностей человека воды необходимо больше, чем для промышленности и сельского хозяйства. Для примера:

• Для производства 1 т стали расходуется около 280т; для 1 т бумаги – 700 т.; чтобы вырастить 1т пшеницы - требуется 1,5т.
• Самая водозатратная отрасль – производство электроэнергии – 44% всей воды, потребляемой промышленностью.
• Развитые стран потребляют от 150 до 400 литров в сутки на одного человека, при норме потребления от 105 литров до 175 литров.

Очевидно, что больше половины расходуется без пользы.

Сколько воды расходует в быту один человек?

Просчитано, что человек за один раз расходует на:

• мытье рук 6-8 л
• чистку зубов 6-8 л
• принятие душа около 14 литров воды в минуту
• принятие ванной около 150 л
• споласкивание унитаза около 6 л
• цикл посудомоечной машины 12-24 л
• цикл стиральной машины - 25-50 л

Существующие физиологические нормы потребления

Помимо норм потребления воды , необходимых для санитарно-гигиенического использования, существуют физиологические нормы водопотребления, рассчитанные Международной организацией здравоохранения. В Европе потребление питья на одного человека, в среднем, составляет около 2,5 литров в сутки.

От чего зависит ежедневное потребление воды человеком?

Ежедневная норма, необходимая для поддержания жизнедеятельности организма зависит от:

1) возраста . Людям пожилого возраста, из-за снижения физической активности требуется меньше жидкости, чем более молодым людям.

Однако недостаток воды в организме пожилого человека, может привести к возникновению сердечно-сосудистых заболеваний. Пожилым людям рекомендуется употреблять как минимум 1,7 л в сутки.

Количество, необходимое для детей, напрямую, зависит от массы ребенка, т.к. дети теряют намного больше жидкости, чем взрослый человек в тех же условиях. Например. Ребенку с массой 10 кг, ежедневно требуется не менее 1 литра жидкости в сутки.

2) физической активности человека . У людей с повышенной физической нагрузкой повышено потоотделение, - их дневная норма должна быть не менее 4,5 литров в сутки.

3) климатических условий . Температура тела человека поддерживается за счет баланса между теплопродукцией и теплоотдачей. В числе прочих факторов, теплоотдача происходит за счет потоотделения, зависящего от температуры и концентрации водяного пара.

Теплоотдача отсутствует, когда температуры воздуха и кожного покрова одинаковы. Если температура воздуха выше температуры кожи, тогда присутствует потоотделение. Потоотделение в жаркую погоду при различной физической нагрузке может привести к потере от 0,3 л до 2,0 л в час - при больших физических нагрузках.

Обезвоживание организма очень опасно, особенно для детей, пожилых людей и лиц со слабым здоровьем. Рекомендуется в таких условиях употреблять 2,5 -3,0 л воды в сутки, а во время повышенных физических нагрузок - до 6 л воды в сутки.

4) пола человека . Учитывая физиологические различия в организмах мужчин и женщин, для них рекомендованы и разные нормы употребления воды. Для мужчин среднего возраста - в среднем 3 л воды в сутки, а для женщин не менее 2 л воды в сутки.

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.

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.

Человечество потребляет огромное количество пресной воды. Наиболее водоемкие отрасли промышленности: горнодобывающая, сталелитейная, химическая, нефтехимическая, целлюлозно-бумажная и пищевая. На них уходит 70 % всей воды, используемой в промышленности. Но все же главный потребитель пресной воды – сельское хозяйство, забирающее 60–80 % пресной воды, используемой человеком.

Вода – необходимый компонент жизнедеятельности человека. Как человек использует воду?

Вода – универсальный растворитель, все биохимические и обменные реакции в живом организме протекают с ее участием.

1. В сутки человек должен выпивать от 0,5 до 2 л воды.

2. Вода необходима для поддержания гигиены тела, жилища, улицы.

3. В теплоцентралях городов и поселков циркулирует вода.

4. Минеральные воды употребляют внутрь и для ванн, используя их целебные свойства.

5. Горячая вода термальных источников идет для обогрева жилья, парников, теплиц, выработки электроэнергии.

Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сельского хозяйства, расширение площадей орошаемых земель, улучшение культурно-бытовых условий все более усложняют проблему обеспечения водой. Потребности в воде огромны, и расходы ее с каждым годом возрастают. Так, если на бытовые нужды в домах без канализации человек потребляет в сутки около 50 л воды, то в современных зданиях расход воды на 1 человека в день составляет 200–500 л.

Большая часть воды после ее использования в хозяйственных нуждах возвращается в реки в виде сточных вод. Дефицит пресной воды уже сейчас становится проблемой, недостаток воды уже ощущают такие страны, как ФРГ, Франция, Англия, Бельгия и другие (всего более 50 стран). Некоторые африканские страны импортируют пресную воду в виде айсбергов.

Источники пополнения питьевой воды. Открытые водоемы – реки, озера, родники. Для получения питьевой воды из этих источников требуется дополнительная очистка.

Атмосферные осадки – почти дистиллированная вода, в которой нет необходимых микроэлементов. Кроме того, при прохождении над населенными пунктами осадки загрязняются пылью, грязью, газами, различными микроорганизмами. В результате для питья такая вода не годится.

Артезианские воды, образующиеся из подземных вод, – как правило, это чистая вода, но отличающаяся повышенной жесткостью. Даже артезианская вода может быть загрязнена через трещины в земных породах, заброшенные шахты и т. д.

Человека волнует проблема качества воды, которую он употребляет, так как это одна из составляющих экологического здоровья населения. Основные «средовые» болезни идут от загрязнения атмосферы и воды. Через воду могут передаваться возбудители инфекционных заболеваний (брюшного тифа, холеры, дизентерии, туляремии). Вода также может быть источником заражения гельминтами и малярией. Если в какой-то местности в воде не хватает йода, то жители местности страдают эндемическим зобом. Избыток фтора в воде вызывает эндемический флуороз, т. е. зубы и кости человека становятся хрупкими, поражается костно-связочный аппарат, а недостаток фтора увеличивает поражаемость зубов кариесом, в основном у детей.

Загрязнение морских вод. Качество используемой человеком воды резко снизилось из-за сбросов химических предприятий, бытовых отбросов и других загрязнителей в пресные и морские воды. В результате поступления в воды морей и Мирового океана значительного количества ядовитых и антропогенных отходов уменьшаются самоочистительные свойства морских вод, снижается их биологическая продуктивность. Различают три вида загрязнения морских вод: химическое, загрязнение бытовыми отбросами, радиоактивное.

Химические загрязнители – это в основном нефть и нефтепродукты, попавшие в море в результате бурения скважин или аварий танкеров.

Загрязнение бытовыми отбросами приводит к возникновению инфекционных заболеваний у купальщиков, изменению водной флоры и фауны.

Радиоактивное загрязнение – это такое загрязнение, при котором концентрация радионуклидов, накапливаемая планктонными организмами, в несколько раз превышает радиоактивность воды; источники загрязнений: отходы атомных подводных лодок, заводы для очистки урановой руды, атомные электростанции.

Загрязнение внутренних водоемов. Вследствие бурного развития промышленности исчезают полноводные реки, озера, резко меняется их солевой состав. Так, воду Рейна нельзя использовать для питья, этой водой опасно даже чистить зубы, так как концерны Германии и Франции сбрасывают туда неочищенные отходы. В сточную канаву превращена река Везер, насыщены отравляющими веществами воды Эльбы. В Англии загрязнены почти все реки. Ни одна из рек Москвы не соответствует санитарным нормам.

Вредными загрязнителями внутренних вод являются фенол и его производные, а также поверхностно-активные вещества, содержащиеся в современных моющих средствах. Вызывает серьезное беспокойство загрязнение водоемов пестицидами и минеральными удобрениями, поступающими с полей с дождевыми и талыми водами.

Пути охраны водных ресурсов – внедрение новых технологических процессов, переход на замкнутые (бессточные) циклы водоснабжения, где сточные воды не сбрасываются, а используются многократно.

В настоящее время очистка сточных вод проводится механическими, химическими и биологическими методами.

При механическом методе используют систему отстойников и разного рода ловушек (сита, решетки, песколовки, жироловки и т. д.).

При химическом методе в сточные воды добавляют реагенты, образующие с загрязнителями нерастворимый осадок.

При биологическом методе для минерализации органических загрязнителей используют аэробные (т. е. протекающие в кислородной среде) биологические процессы, осуществляемые микроорганизмами. Так, на сахарных заводах сточные воды очищают с помощью одноклеточной зеленой водоросли хлореллы. Создаются специально подготовленные участки – поля орошения, биологические фильтры. Этот метод дает наилучший результат.

На земледельческих полях орошения загрязненная вода фильтруется через почву, при этом накапливается значительное количество ценных органических удобрений.

Вода – главная составная часть гидросферы, основной средообразующий компонент, неотъемлемая часть живого вещества. Несмотря на большие запасы пресных вод на Земле, дефицит их для человека и многих экосистем реален. Истощая и загрязняя воды, человек не только лишает себя данного ресурса, но и разрушает среды жизни многих организмов, нарушает свойственные им связи.

1. Приведите примеры особенностей водной среды обитания и характерные черты обитателей.

2. Обоснуйте, чем опасно для живых организмов загрязнение водной среды обитания, приведите примеры.

3. Поясните, какое значение в жизни любого организма имеет вода, ответ подтвердите примерами.

4. Докажите, что вода служит наиболее жестким ограничивающим фактором.

5. Прокомментируйте, является ли вода неисчерпаемым ресурсом.

6. Назовите, где сосредоточены запасы доступной и недоступной пресной воды.

7. Охарактеризуйте круговорот воды в природе.