Конспект урока для 9 класса «Водохозяйственные проблемы региона»

Районный конкурс «Водохозяйственные проблемы регио$на»

Учащаяся 9-Б класса

Танащу$к Дарья

Кольчугинской Общеобразовательной

школы I-III ступеней №1

Руководитель: Гусева Наталья Славовна

Учитель биологии

$г.Симферополь 2013г

Содержание.

$ Введение………………………………………………………………………2

  1. Значен$ие воды ……………………………………………………………………………........3

  2. Антропогенное влияние……………………………………………………………………6

  3. Проникновение загрязняющих веществ в круговорот воды……………………………………………………………………………9

  4. $Контроль и очистка воды…………………………………………………….11

список литературы……………………………………………………………………17

Содержание:

$

$

$

ВВЕДЕНИЕ

Вода сама по себе не имеет питательной ценности, но она – непременная составляющая часть всего живого. Ни один из живых организм$ов нашей планеты не может существовать без воды.

Из воды состоят все живые растительные и животные существа:

рыбы – на 75%; медузы – на 99%; картофель – на 76%; яблоки – на 85%; помидоры – на 90%; огурцы – на 95%; арбузы – на 96%.

В целом организм человека состоит по весу на 50–86% из воды (86% у новорожденного и до 50% у пожилы$х людей). Содержание воды в различных частях тела составляет:

кости – 20–30%; печень – до 69%; мышцы – до 70%; мозг – до 75%; почки – до 82%; кровь – до 85%.

Это обстоятельство позволило фантас$ту В. Савченко заявить о том, что у человека «гораздо больше оснований считать себя жидкостью, чем, скажем, у сорока процентного раствора едкого натрия».

На протяжении всей своей жизни человек ежедневно имеет дело с водой. Он использует ее для питья и пищи, для умывания, летом – для отдыха, зимой – для отопления.

Для человека вода является более ценным природным богатством, чем уголь, нефть, газ, железо, потому что она незаменима.

$

Без пищи человек может прожить около 50-ти дней, если во время голодовки он будет пить пресную воду, без воды он не проживет и неделю – смерть наступи$т через 5 дней. По данным медицинских экспериментов при потере влаги в размере 6–8% от веса тела человек впадает в полуобморочное состояние, при потере 10% – начинаются галлюцинации, при 12% человек не может восстановиться без специальной медицинской помощи, а при потере 20% наступает неизбежная

смерть.

I. Значение воды

$В организме человека вода:

увлажняет кислород для дыхания;

регулирует температуру тела;

$ помогает организму усваивать питательные вещества;

защищает жизненно важные органы;

$смазывает суставы;

помогает преобразовать пищу в энергию;

участвует в обмене веществ;

выводит различные отходы из организма.

Человек начинает испытывать жажду, когда количество воды в его теле уменьшается на 1–2% (0,5 – 1,0 л). Поте$ря 10% влаги от веса тела может привести к необратимым изменениям в организме, а потеря 20% (7 – 8 л) уже смертельна.

Обычный человек теряет в день 2–3 литра воды. В жаркую погоду, при высокой влажности, во время занятий спортом расход воды возрастает. Даже благодаря дыханию человек теряет почти пол-литра воды ежедневно.

Правильный питьевой режим подразумевает сохранение физиологического водного баланса – это уравновешивание поступления и образования воды с ее$

выделением.

Сут$очная потребность взрослого человека в воде – 30–40 грамм на 1 кг веса тела. Приблизительно 40% ежедневной потребности организма в воде удовлетворяется с пищей, остальное мы должны принимать в виде различных напитков. Летом ежедневно нужно употреблять 2 – 2,5 литра воды. В жарких районах планеты – 3,5 – 5,0 л в сутки, а при температуре воздуха 38-40С и н$изкой влажности работающим на открытом воздухе потребуется в сутки 6,0 – 6,5 л воды. При этом нельзя ориентироваться на то, испытываете вы жажду или нет, поскольку этот рефлекс возникает уже поздно и не является адекватным показателем того, сколько воды нужно вашему организму.

Небезынтересно узнать, что в кашах содержится до 80% воды, в хлебе – около 50%, в мясе – 58–67%, в овощах и фруктах – до 90% воды, т.е. «сухая» еда состоит $на 50–60% из воды.

А около 3% (0,3 л) воды образуется в результата биохимических процессов в самом организме.

По некоторым оценкам за 60 лет жизни человек выпивает около 50т воды – целую цистерну!

Участвуя в обмене веществ, вода позволяет уменьшить жировые накопления и снизить вес. М$ногие из тех, кто хочет похудеть, считают, что их организм удерживает воду и стараются меньше ее пить. Однако вода является ес$тественным мочегонным средством и, если вы ее пьете, то теряете в весе.

Если организм получает достаточное количество воды, то человек становится более энергичным и выносливым. Ему проще контролировать свой вес, поскольку улучшается пищеварение, а когда вас тянет перекусить, часто достаточно бывает просто попить воды, чтобы снизить аппетит. Симптомами обезвоживания организма являются сухая кожа (может сопровождаться зудом), уст$алость, плохая концентрация внимания, головные боли, повышение давления, плохая работа почек, сухой кашель, боли в спине и суставах.

Исследованиями ученых уже доказано, что употребление достаточного количества воды может свести к минимуму боли в спине, мигрени, ревматические боли, а также понижение уровня холестерина в крови и кровяного давления, уменьшая тем самым вероятность сердечного приступа. Потребление достаточного количества воды – это один из лучших способов предотвратить образование камней в почках. Так к$ак вода не содержит солей, жира, холестерина и кофеина, то, соответственно, она по-другому выводится из организма.

Немецкие ученые, проведя испытания на студентах-добровольцах, пришли к выводу, что те, которые пьют воды и напитков больше, проявляют и больше выдержки и склонности к творчеству$, чем пьющие меньше.

Регулярное потребление воды улучшает мышление и координационные действия мозга. Головной мозг и весь организм $будут достаточно заряжены нужными веществами, если вода, которую мы пьем, будет высокого качества, то есть, будет богата минеральными веществами. Здоровый человек не должен ограничивать себя в питье, но гораздо полезнее пить часто и понемногу. Вредно выпивать сразу много жидкости, так как вся жидкость всасывается в кровь, и, пока ее излишек не будет выведен из организма почками, сердце получает излишнюю нагрузку.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что роль воды для человека огромна. Сегодня каждый человек может создать для себя условия сохранения бесценного водного баланса путем правильной организации питьевого режима.

II.АНТРОПОГЕННОЕ ВЛИЯНИЕ

$ Антропогенное эвтрофирование и загрязнение – это основные процессы, вызывающие деградацию рек, водохранилищ, озерных систем и ухудшение качества воды. Хотя главной причиной обоих процессов являются отходы хозяйственной деятельности, поступающие в водоемы с водосбора, каж$дый из процессов имеет свою специфику.

Загрязнение водоемов токсическими веществами техногенного происхо$ждения зачастую затрудняет либо делает невозможным использование воды для питьевых целей.

Кроме того, загрязняющие вещества накапливаются в донных отложениях, а также в фито- и зоопланктоне, высшей водной растительности и рыбах. При этом нередко образуются новые, более токсичные соединения и возникают очаги вторичного загрязнения воды.

Угроза антропогенного эвтрофирования водоемов стала осознаваться только во второй половине прош$лого столетия. Для водоемов, особенно озерных экосистем, избыточное поступление биогенных веществ не менее опасно, чем токсическое загрязнение. Когда содержание в воде фосфора, азота, калия превышает критический уровень, ускоряются жизненные $процессы водных организмов. Как следствие, получают массовое развитие планктонные водоросли («цветение» воды), вода приобретает неприятный запах и привкус, ее прозрачность снижается, увеличивается цветность, повышается содержание растворенных и взвешенных органических веществ. Перенасыщение воды органическими соединениями стимулирует развитие сапрофитных бактерий (в том числе особо опасных болезнетворных), водных грибов, резко обостряя эпидемиологическую обстановку на водных объектах.

При избытке органического вещества в воде образуются устойчивые органоминеральные комплексы с тяжелыми металлами, в некоторых случа$ях более токсичные, чем сами металлы. На окисление огромного количества новообразованного органического вещества расходуется значительная часть растворенного в воде кислорода – возникает кислородный дефицит, что кр$айне отрицательно воздействует на ценные породы рыб и их кормовую базу – зообентос. Кроме того, дефицит кислорода приводит к тому, что из донных отложении в воду более активно выделяется ряд веществ, в том числе фосфор, а это, в свою очередь, интенсифицирует процесс эвтрофирования. Таким образом, начиная с какого-то момента, эвтрофирование, получая внутриводоемное ускорение, становится необратимым, вы$зывая деградацию озерных систем и водохранилищ.

Антропогенное воздействие на малые реки обусловлено хозяйственной деятельностью, которая осуществляется и в пределах водосборных бассейнов, и на самих водотоках. Так, после проведения осушительных мелиорации в Нечерноземной зоне России русла многих малых рек оказались спрямленными, заре$гулированными дамбами. На полностью зарегулированных реках отмечаются заиление и зарастание русла, потеря гидравлической связи с питающими их грунтовыми водами. Сбрасываемые с мелиоративных систем дренажные воды, в основном неочищенные, вызывают «цветение» малых рек в летний период и ухудшают качество воды.

До недавнего времени основным источником загрязнения малых рек были отработанные промышленные и коммунальные сточные воды. Создание отстойников, очистных сооружений снизило степень загрязне$ния этой категории сточных вод. В то же время возросла доля загрязненных вод, которые формируются в пределах водосборных бассейнов малых рек. Это прежде всего поверхностный сток с сельскохозяйственных угодий, содержащий минеральные удобрения, ядохимикаты и биогенные вещества.

Для обустройства, возрождения и охраны малых рек, ликвидации источников загрязнения все проводимые мероприятия должны иметь экологическую направленность. Кроме ликвидации сосредоточенных и рассеянных источников загрязнения, необходимо восстановить все основные приро$дные факторы речной системы, в том числе водную фауну и флору. К сожалению, устойчивому функционированию речных экосистем при восстановительных работах не уделяется должного внимания. $

III. Проникновение загрязняющих веществ в круговорот воды

Три важных стадии круговорота воды: испарение (А), конденсация (Б) и атмосферные осадки (В). Если в него вовлечено слишком много природных или искусственных загрязняющих веществ из перечисленных ниже источников, естественная система не справляется с очисткой воды.

  1. $ Радиоактивные частицы, пыль и газы поступают из атмосферы вместе со снегом, выпадающим и накапливающимся в высокогорьях.

  2. Талые ледниковые воды с растворенными загрязняющими $веществами стекают вниз с высокогорий, формируя истоки рек, которые на своем пути к морю увлекают частицы грунта и горных пород, размывая поверхности, по которым они текут.

  3. Воды, дренирующие горные выработки, содержат кислоты и другие неорганические вещества.

  4. Вырубка лесов способствует развитию эрозии. Многие загрязняющие вещества сбрасываются в реки предприятиями целлюлозно-бумажной промышленности, на которых обрабатывается древесина.

  5. $ Дождевые воды вымывают химические вещества из почвы и разлагающихся растений, транспортируют их в грунтовые воды, а также смывают со склонов в реки почвенно-грунтовые частицы.

  6. $Промышленные газы попадают в атмосферу, а оттуда вместе с дождем или снегом – на землю. Промышленные стоки поступают непосредственно в реки. В зависимости от отрасли промышленности сильно различается состав газов и сточных вод.

  7. Органические инсектициды, фунгициды, гербициды и удобрения, растворенные в водах, дренирующих сельскохозяйственные угодья, поступают в реки.

  8. $Опыливание полей пестицидами загрязняет воздушную и водную среду.

  9. Коровий навоз и другие остатки животного происхождения – основные загрязнители мест больших скоплений животных на пастбищах и скотных дворах.

  10. При откачке пресных грунтовых вод может произойти засоление в результате подтягивания к их зе$ркалу минерализованных вод из эстуариев и морских бассейнов.

  11. Метан продуцируется бактериями как в естественных болотах, так и в стоячих водоемах при избытке органических загрязнителей антропогенного генезиса.

  12. Тепловое загрязнение рек происходит из-за поступления от электростанций нагретых вод.

  13. Города являются источниками разных отходов, включая как органические, так $и неорганические.

  14. Выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания – основные источники загрязнения воздушной среды. Углеводороды адсорбируются содержащейся в воздухе влагой.

  15. Крупные предметы и частицы удаляются$ из коммунально-бытовых сточных вод на станциях предварительной очистки, органика – на станциях вторичной очистки. От многих веществ, поступающих с промышленными стоками, невозможно избавиться.

  16. Разливы нефти от морских нефтяных скважин и из танкеров загрязняют

  17. воды и пляжи.

IV$. Контроль и очистка вод

Практикуются три основных метода очистки сточных вод. Первый существует давно и наиболее экономичен: сброс сточных вод в крупные водотоки, где они разбавляются пресной проточной водой, аэрируются и нейтрализуются естественным образом. Очевидно, что$ этот метод не отвечает современным условиям. Второй метод во многом базируется на тех же естественных процессах, что и первый, и заключается в удалении и снижении содержания твердых и органических веществ механическим, биологическим и химическим способами. Его в основном используют на коммун$альных очистных станциях, которые редко располагают оборудованием для переработки промышленных и сельскохозяйственных стоков. Широко известен и достаточно распространен третий метод, состоящий в сокращении объема сточных вод путем изменения технологических процессов; например, в результате вторичной переработки материалов или использования естественных методов борьбы с вредителями вместо пестицидов и т.д.

Хотя сейчас многие промышленные предприятия пытаются очистить св$ои стоки или сделать производственный цикл замкнутым, а производство пестицидов и других токсичных веществ запрещено, самым радикальным и быстрым решением проблемы загрязнения воды будет строительство дополнительных и более современных очистных сооружений.

Первичная (механическая) очис$тка

Обычно на пути потока сточных вод устанавливаются решетки или сита, которые улавливают плавающие предметы и взвешенные частицы. Затем песок и другие грубые неорганические частицы оседают в песколовках с наклонным дном или улавливаются ситами. Масла и жиры удаляются с поверхности воды специальными приспособлениями (неф$теловушками, жироловками и пр.). На некоторое время сточные воды перебрасываются в отстойники для осаждения мелких частиц. Свободноплавающие хлопьевидные частицы осаждают путем добавления химических коагулянтов. Полученный таким образом отстой, на 70% состоящий из органических веществ, пропускается через специальный железобетонный резервуар – метантанк, в котором он перерабатывается анаэробными бактериями. В результате образуются жидкий и газообразный метан, углекислый газ, а также минеральные твердые частицы. При отсутствии метантанка твердые отходы закапываются, сбрасываются на свалки, сжигаются (что приводит к загрязнению воздуха) или высушиваются и используются$ как гумус или удобрение.

Вторичная очистка

Вторичная очистка осуществляется в основном биологическими методами. Поскольку на первом этапе органические вещества не удаляются, на следующем – используются аэробные бактерии для разложения взвешенной и растворенной органики. $При этом главная задача заключается в том, чтобы привести стоки в контакт с как можно бльшим числом бактерий в условиях хорошей аэрации, так как бактерии должны иметь возможность потреблять достаточное количество растворенного кислорода. Сточные воды пропускают через различные фильтры – песчаные, из щебня, гравия, керамзита или синтетических полимеров (при этом достигается такой же эффект, как и в процессе естественной очистки в русловом потоке, преодолевшем расстояние в несколько километров).

$На поверхности фильтрующего материала бактерии образуют пленку и разлагают органику сточных вод по мере их прохождения через филь$тр, снижая таким образом БПК более чем на 90%. Это т.н. бактериальные фильтры. Снижение БПК на 98% достигается в аэротанках, в которых благодаря принудительной аэрации сточных вод и перемешиванию их с активным илом ускоряются естественные процессы окисления. Активный ил образуется в отстойниках из взвешенных в сточной жидкости частиц, не задержанных при предварительной очистке и адсорбируемых коллоидными веществами с размножающимися в них микроорганизмами.

Другим методом вторичной очистки является продолжительное отстаивание воды в специальных прудах или лагунах (поля орошения или поля фильтрации), где водоросли потребляют углекислый $газ и выделяют необходимый для разложения органики кислород. В этом случае БПК снижается на 40–70%, но требуются определенные температурные условия и солнечное освещение.

Третичная очистка

Сточные воды, прошедшие первичную и вторичную очистку, еще содержат растворенные вещества, которые делают их прак$тически непригодными для любых нужд, кроме орошения. Поэтому были разработаны и апробированы более совершенные методы очистки, предназначенные для удаления оставшихся загрязнителей. Некоторые из этих методов используются в установках, очищающих питьевую воду водохранилищ. Такие медленно разлагающиеся органические соединения, как пестициды и фосфаты, удаляются фильтрацией прошедших вторичную очистку сточных вод через активированный (порошкообразный)$ древесный уголь, либо добавлением коагулянтов, способствующих агломерации мелких частиц и осаждению образовавшихся хлопьев, либо обработкой такими реагентами, которые обеспечивают окисление.

Растворенные неорганические вещества удаляются ионным обменом (растворенные ионы солей и металлов); химическим осаждением (соли кальция и магния, которые образуют нал$ет на внутренних стенках котлов, цистерн и труб), смягчающим воду; изменением осмотического давления для усиленной фильтрации воды через мембрану, которая задерживает концентрированные растворы питательных веществ – нитратов, фосфатов и др.; выведением азота потоком воздуха при$ прохождении стоков через аммиачно-десорбционную колонну; и другими методами. В мире существует лишь несколько предприятий, которые могут проводить полную очистку сточных вод.

Общие принципы водоочистки

Дезинфекция

Главная цель водоочистки – производство бактериально безопасной воды. Наиболее распространенный способ дезинфекции воды – ввод в нее хлора – сильного окислителя, который до$бавляется к воде в виде газа или концентрированного водного раствора. Эффективность обработки хлором зависит от ряда факторов, в том числе рН (меры кислотности или щелочности воды), времени обработки, температуры и наличия взаимодействующих с хлором органических веществ. Небольшое количество свободного хлора оставляется в $воде на случай попадания загрязнений в потребительскую водопроводную сеть. Поскольку при бытовом использовании воды в водосток сбрасывается много колиформных бактерий, обнаружение этих бактерий служит показателем бытового загрязнения (коли-индекс).

Мутность

Мутность и цветность ус$траняются добавлением к воде химически активного вещества и ее последующим отстаиванием. Добавляемое вещество способствует росту малых частиц и превращением их в более крупные, $пока под действием собственного веса они не начнут оседать. Такой вынужденный процесс оседания занимает 1–2 ч. Этот процесс образования осадка называется химической коагуляцией. В качестве химически активных веществ используются главным образом соединения, образующие в водном растворе ионы алюминия и трехвалентного железа (сульфат алюминия и хлорид или сульфат трехвалентного железа).

Вода и запах

Типичные источники вкуса и запаха природных, бытовых и промышленных вод – микроорганизмы, например водоросли, в поверхнос$тных водах и сульфиды в подземных водах, бедных кислородом. Соединения, имеющие неприятный вкус и запах, обычно удаляются путем добавления к в$оде активированного угля и последующей седиментации. Можно также подвергнуть такие соединения окислению, например хлором или озоном.

Фильтрование

На водоочистной станции, где к воде добавляются химически активные вещества и она отстаивается для удаления примесей, вода также пропускается через песок для фильтрования. Вода и химреактивы-коагулянты тщательно и интенсивно перемешиваются. Через примерно 30 мин вода с укрупненными частицами примесей запускается в седиментационную установку, где большая часть примесей осаждается и удаляется из воды; этот процесс заним$ает около 2 ч. Осветленная вода направляется в отстойники, где фильтруется через слои песка и гравия и проходит через донную основу. Донная основа не только служит опорой для слоев гравия и песка, но также пропускает воду, периодически используемую для промывки фильтровальных слоев от осадков, оставленных очищаемой водой. Фильтрованная вода хранится в резервуарах или закачивается в водопроводную сеть после заключительного хлорирования.

$Жесткость

Проблема уменьшения жесткости воды частично может быть решена путем использования синтетических моющих средств. С помощью химич$еской коагуляции или ионного обмена частично или полностью удаляются создающие жесткость примеси (главным образом бикарбонаты кальция и магния). Этот процесс называется мягчением воды.

В системах химической коагуляции к воде для ее мягчения добавляется известь, которая реагирует с бикарбонатами, превращая их в карбонаты, выпадающие в осадок. Осадок удаляется седиментацией и последующим фильтрованием через песок.

Ионный (точнее, катионный) обмен для мягчения заключается$ в замещении ионов жесткости, кальция и магния, на ион нежесткости, натрий. На этом принципе основаны домашние системы мягчения воды. С помощью ионного обмена можно, в принципе, заменить все катионы в воде водородом, а все анионы – кислородом. В итоге получится H2O, т.е. чистая вода. Та$кой процесс называется обессоливанием.

Аэрация

В воде могут быть растворены или взвешены и другие химические элементы или соединения, влияющие на ее качество. Железо извлекается путем окисления кислородом воздуха и удаления нерастворимого соединения седиментацией или фильтрованием. Для магния наряду с аэр$ацией требуется контакт с адсорбентом. Если железо или магний присутствуют в воде в форме органических комплексов, следует использовать окисление и химическую коагуляцию.

$ Фторирование

Часто к водопроводной воде добавляется фтор по причине, не связанной с соблюдением основных стандартов безопасности и чистоты питьевой воды. Наличие в воде фтора в очень малой концентрации замедляет образование кариеса зубов, особенно у детей.

Список литературы

$

  1. Голуб А.А., Струкова Е.Б. Экономика природных ресурсов. М., "Аспект Пресс", 2001, с. 163.

  2. $

  3. Кондратьев С.А. Формирование внешней нагрузки на водоемы: проблемы моделирования. СПб., "Наука", 2007, с. 9.

  4. Яцик А.В., Грищенко Ю.М., Волкова Л.А., Пашенюк І.А. Водні ресурси: використання, охорона, відтворення, управління. К., "Генеза", 2007, с. 18.

  5. Данилов-Данильян В.И., Болгов М.В., Дубинина В.Г. и др. Оценка допустимых изъятий $стока в бассейнах малых рек: основные методические положения. "Водные ресурсы", т. 33, № 2, 2006, с. 233.

  6. Демиденко А. Що є цілями сталого розвитку водних ресурсів України та чи можна виміряти рух в їх напрямку? "Стратегія забезпечення сталого розвитку України". Матеріали міжнар. наук.-практ. конф. У трьох частинах, ч. 2. РВПС України НАН України. К., 2008, с. 20.

    $

  7. Яцик А В. Водогосподарська екологія. У 4 т., 7 кн. К., "Генеза", т. З, кн. 5,2004, с. 39.

  8. Яроцька О.В. Еколого-економічна оцінка водокористування в басейнових водогосподарських комплексах України. Автореферат канд. екон. наук. К., 2007.

$

20

Post Comment