Загрязнение Мирового океана. Очистка сточных вод

Цели:

• изучение основных видов загрязнения водных ресурсов Земли;
• показать, что в последние годы объемы и скорость выбросов в водную среду превосходят возможности биосферы к их разбавлению и нейтрализации;
• рассмотреть методы очистки сточных вод и меры по охране водных ресурсов.

Оборудование:

• физическая карта полушарий;
• таблица “Классификация природных ресурсов”;
• буклеты и рекламные проспекты бытовых водоочистителей.

Ход урока

I. Организационный момент.

II. Опрос:

1. Как распределены водные ресурсы в биосфере Земли?
2. Раскройте этапы круговорота воды в природе.
3. Каково значение пресной воды?
4. Объясните причины дефицита пресной воды.
5. Задания на карточках:

А) Объясните, почему химические вещества, используемые для обработки полей, обнаруживают в рыбе, вылавливаемой в ближайшем пруду (озере, реке).

Б) Зимой для таяния ледяной корки на дорогах используют соль. Это способствует значительному сокращению дорожно-транспортных происшествий. Опишите, какие изменения происходят в водоёмах и в почве рядом с дорогой. Как и почему может измениться состояние деревьев и травы в придорожной зоне?

III. Изучение нового материала.

План рассмотрения нового материала:

1. Виды загрязнения водных ресурсов.
2. Водные ресурсы Республики Марий Эл.
3. Очистка сточных вод.
4. Основные меры по охране водных ресурсов.

Человек - дитя природы, вся его жизнь проходит по её законом и правилам, но при этом нельзя не отметить всё увеличивающееся негативное воздействие хозяйственной деятельности на окружающую среду.

Изменения происходящие во все возрастающих масштабах в результате вырубки лесов, распашки обширных площадей, гидротехнических мероприятий, влияющих на речной сток и режим грунтовых вод, забора большого количества речных, подземных и озерных вод, и в особенности их загрязнения.

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

Существуют различные виды загрязнений- химическое, физическое, механическое, биологическое. Сейчас можно вполне обоснованно говорить, что около 70% загрязнения водной среды дают наземные источники, и среди них, прежде всего промышленность, строительство, коммунальное и сельское хозяйство, рекреация.

Виды загрязнения.

К числу наиболее вредных химических загрязнителей относятся нефть и нефтепродукты. По имеющимся оценкам 20-30% поверхности Мирового океана покрыто нефтяными пленками. Ежегодно в океан попадает более 10 млн.т. нефти. Загрязняют поверхность танкеры и утечка сырья при бурении.

(Подумайте, на сколько опасно нефтяное загрязнение? Какие экологические последствия оно имеет?)

Нефтяная пленка изменяет все физико-химические процессы: повышается температура поверхностного слоя воды, ухудшается газообмен, рыба уходит или погибает. Меняются гидробиологические условия в океане, оказывается влияние на баланс кислорода в атмосфере, а значит непосредственно на климат. Уменьшается первичная продукция водоемов.

1. Нарушаются процессы фотосинтеза, что может повлечь снижение первичной биопродукции.
2. Приводит к гибели икры, мальков, и молоди рыб.
3. Могут появляться уродливые, нежизнеспособные особи.
4. Происходит гибель водоплавающей птицы.
5. Накапливаются канцерогенные вещества по цепям питания.
6. Изменяется структура водных сообществ, уменьшается разнообразие видов организмов.
7. В нефтяных пленках, где накапливаются пестициды, ионы тяжелых металлов, как бы складируются токсиканты, представляющие большую опасность для жизнедеятельности биоты.

Не меньше чем нефть опасно загрязнение тяжелыми металлами.

Французские исследователи установили, что дно Атлантического океана загрязнено попадающими с суши свинцом на расстоянии 160 км от берега и на глубине до 1610 м.

В Японии в 50-е годы среди жителей побережья залива Манаматы были отмечены случаи тяжелого заболевания, при котором поражались почки, нервная и кроветворная системы. Исследования показали, что люди употребляли в пищу выловленных в заливе рыбу, моллюсков, содержащих в больших количествах соединения ртути.

Следующим видом загрязнения водоемов являются удобрения и ядохимикаты, вымываемые из почвы. Мировое производство пестицидов достигает 200тыс.т. в год. Относительная химическая устойчивость, а так же характер распространения способствовали их поступлению в моря в больших объемах.

Сильно загрязняют водоемы поверхностно-активные вещества (ПАВы), в том числе синтетические моющие средства (СМС), широко применяемые в быту и промышленности. Присутствие СМС в воде придает ей неприятный вкус и запах. В загрязненных реках с быстрым течением образуется пена, что вызывает гибель микроскопических планктонных организмов, замор рыбы.

Значительно биологическое загрязнение водоемов. Патогенные микроорганизмы, основная часть которых попадает в Мировой океан с речными стоками, легко адаптируются к тем специфическим условиям, что существуют в прибрежной зоне. Эти микроорганизмы накапливаются в морепродуктах, становясь причиной массовых заболеваний людей.

Значительное распространение получило механическое загрязнение различными бытовыми и промышленными отходами.

Тур Хейердал в 1957 г. путешествуя по Тихому океану постоянно встречал на поверхности моря пластиковые бутылки, консервные банки, бумагу, различные упаковки и тд.

Физическое загрязнение проявляется в радиоактивном и тепловом загрязнении Мирового океана. Захоронение жидких и твердых радиоактивных отходов в 60-е годы XX века осуществляли многие страны, имеющие атомный флот. В период с 1950 г. по 1992 г. Советским Союзом в водах Ледовитого океана затоплены ядерные отходы суммарной активностью 2,5 млн.кюри. Великобритания затапливала радиоактивные отходы в Ирландском море, а Франция- в Северном.

Опасно и тепловое загрязнение. Нагретые воды, сбрасываемые электростанциями и другими источниками, вызывают серьезные нарушения экологического равновесия в прибрежных экосистемах. В загрязненной воде с повышением температуры начинают бурно размножаться болезнетворные микроорганизмы и вирусы. Попав в питьевую воду они могут вызвать вспышки различных заболеваний.

В ряде регионов важным источником пресной воды являлись подземные воды. Раньше они считались наиболее чистыми. Но в настоящее время в результате хозяйственной деятельности человека многие источники подземной воды также подвергаются загрязнению. Основными её потребителями являются промышленность и сельское хозяйство. В настоящее время недостаток пресной воды испытывают не только территории, которые природа обделила водными ресурсами, но и многие регионы, еще недавно считавшиеся благополучными в этом отношении.

Гидрологические условия нашей республики сравнительно сложные. На степень водообильности горизонтов влияют: тектоника, характер рельефа, климат и особенности водовмещающих пород. В республике насчитывается 476 рек и речек общей протяженностью более 7тыс. км., около 600 озер и 155 прудов комплексного использования.

Главной водной артерией является р. Волга - самая большая река Европы. Стоки р.Волги в границах Марий Эл регулируются работой Нижегородской, Чебоксарской и Куйбышевской ГЭС. В настоящее время состояние этой великой русской реки представляет собой глобальную экологическую проблему.

Заслушиваются доклады: р. Волга, Чебоксарская ГЭС.

Говоря о загрязнении окружающей среды, следует сказать о естественном самоочищении водоемов. В нормальных условиях в водоеме устанавливается экологическое равновесие, т.е. такое состояние системы, при котором обеспечивается её стабильность, способность самовосстановления после негативных последствий.

Нефтяное пятно может самоликвидироваться если нефть разлита далеко от берега и её немного. В учебнике на рис. 117 показана схема процессов распределения и разрушения нефти. Пятно нефти исчезает с поверхности воды в течении 24 часов, образуя эмульсии. Тяжелые фракции нефти оседают на дно.

Проблема охраны подземных и поверхностных вод- это в первую очередь проблема обеспечения пресной водой, пригодной для питья, орошения, водоснабжения, промышленности, коммунального хозяйства. Чистота больших и малых рек- одно из главных условий чистоты Мирового океана. Мировой океан - важнейший элемент глобальной системы жизнеобеспечения. Однако загрязнение сточными водами промышленных предприятий, городов, прибрежных туристических комплексов, застройка берегов ухудшают экологическую ситуацию.

Для сохранения водной среды применяется очистка сточных вод и их обеззараживание. Для очистки сточных вод используются механические, химические и биологические методы, собранные вместе на специальных очистных сооружениях. В схеме очистки сточных вод первым этапом обычно является их освобождение от твердых частиц. При этом используются следующие методы:

- механический (сепарация, отстаивание, фильтрование)

- флотация

- коагуляция

- флокуляция.

Флотация, коагуляция и флокуляция связаны с применением химических веществ. На первом этапе также могут применяться отдельные физические методы, например, использование магнитного поля и ультразвука.

На втором этапе используются главным образом химические и физико- химические методы очистки:

- адсорбция

- абсорбция

- электрические и электро-магнитные методы

- выпаривание и тд.

После химической очистки сточные жидкости направляются на биологическую очистку с помощью солнца, воздуха и микроорганизмов. Для этого используются или естественные поля фильтрации и орошения, окислительные пруды, или специальные сооружения- аэротенки, где сточная вода очищается с помощью биофильтра- активного ила с массой микроорганизмов- деструкторов и специально подавляемого воздуха. Биофильтр представляет собой сооружение из кирпича или бетона, внутреннее его помещение заполнено прочным пористым материалом: шлаком, гравием, керамзитом. На эти пористые материалы нанесена пленка микроорганизмов, которые в процессе жизнедеятельности поедают и разлагают органические вещества, очищая от них воду. В аэротенках поступающим воздухом в сточных водах перемешиваются активный ил, который состоит из сообществ аэробных микроорганизмов. 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.

Для получения питьевой воды на водопроводных станциях используют ряд последовательных процессов:

Общая стратегия охраны водных ресурсов предусматривает строительство очистных сооружений биологической очистки и доочистки сточных вод, локальных очистных сооружений на всех народнохозяйственных объектах, переход предприятий на бессточную и безотходную технологию, сокращение применения ядохимикатов.

Заботясь об охране окружающей среды, необходимо помнить, что никакие очистные сооружения и малоотходные технологии не смогут восстановить устойчивость биосферы, если будут превышены допустимые (пороговые) значения сокращения естественных, не преобразованных человеком природных систем, в чем проявляется действие закона незаменимости биосферы.

Последствия, к которым ведет расточительное, небрежное отношение человечества к океану, ужасающи. Уничтожение планктона, рыб и других обитателей океанических вод- далеко не всё. Ущерб может быть гораздо большим. Разумеется, пока нельзя даже приблизительно оценить зависимость ущерба от степени загрязненности Мирового океана, но взаимосвязь, несомненно, существует. Мировой океан – мертвая планета, а значит, и всё человечество.

Основные меры по охране водных ресурсов:

1. Сбережение и более эффективное использование.
2. Очистка сточных вод.
3. Разработка новых технологий обеспечивающих максимальную утилизацию и обеззараживание промышленных отходов.
4. Использование новых водосберегающих методов орошения.
5. Прекращение сброса неочищенных сточных вод.
6. Создание водоохранных зон, прилегающих к акваториям.
7. Посадка в прибрежной зоне рек древесно-кустарниковой растительности.

Закрепление.

1. Ежегодно вследствие аварий на нефтепроводах и танкерах, промышленных и транспортных выбросов, мойки автомашин, судов, цистерн, и трюмов танкеров в Мировой океан попадает 14 млн.т. нефти. Один грамм нефти способен образовывать плёнку на площади 10 м² водной поверхности. Определите площадь ежегодного загрязнения мировых водоемов.
2. Сплав деревьев по рекам экономически очень выгоден (не надо строить дороги, использовать дорогостоящую технику, расходовать топливо и тд.). Объясните, почему экологи против такой транспортировки, особенно если деревья не связывают в плоты, а сплавляются по одиночке.

Домашнее задание: §36.