1) По источнику происхождения.

Биологические - живые компоненты биосферы, те культ растения, домашние животные животные.

Минеральные – минерал сырье и источники энергии: рудные и не рудные. Если минеральное сырье используется как топливо, то это топливно-энергетические ресурсы.

Энергетические - совокупность энергии солнца, атомно - энергетические, топливно - энергетические и т.д.

2) По использованию в производстве.

Земельный фонд – все земли в пределе страны и мира входящие по своему назначению в след. категории: сельскохозяйственные, населенные пункты, не сельскохозяйственного назначения. Обще мировой земельный фонд составляет 13,4 млрд. га. Лесной фонд, водные ресурсы, гидроэнергетические ресурсы, ресурсы фауны, полезные ископаемые.

3) По степени истощения

Истощение природных ресурсов с эколог точки зрения – несоответствие между безопасными нормами изъятия природного ресурса из природных систем и потребностями человека.

Неисчерпаемые: солнечная энергия и вызванные ей природные явления.

Исчерпаемые: имеют количественные ограничения, но одни из них могут возобновляться (очистка воды, воздуха), однако другие нет: топливо, железная руда – конечные и не возобновляются. Одним из важнейших факторов выживания человека – является ограниченность и исчерпаемость важнейших для него ресурсов.

Ресурсообеспеченность.

-соотношение между величиной ресурсов и размерами их использования. Она выражается либо количеством лет на которое должно хватить данного ресурса или запасами - лет на душу населения. На показатели ресурсообеспечености прежде всего влияет богатство или бедность территории ресурсами, но не меньшее значение играют и масштабы потребления. По ресурсообеспеченности нельзя судить о размерах запасов, надо учитывать извлечение и т.д. Потребление природных ресурсов человеком обусловлено тем, что человек хочет снизить влияние лимитирующих факторов и развить свою антропогенную экосистему.

Атмосфера.

Антропогенное воздействие на атмосферу.

Наибольшее кол-во загрязняющих веществ в атмосферу выделяют промышленность, транспорт, ТЭС. Транспорт: 200 веществ- СО2, сажа, свинец и т.д. + N_хO_у. На 15 тыс. км пробега потребляется 4350 кг кислорода, выделяется 3250 СО2, 530 СО, 98 кг углеводородов. Существенный вклад в загрязнение атмосферы вносят промышленные предприятия. Из 1 т пыли выбрасываемой в атмосферу при плавке медных руд можно извлечь 100кг меди, несколько меньше свинца и пыли. При сжигании угля в окружающую среду выбрасывается газы с веществами больше чем добывается из недр: магния в 3, ртути в 50, урана 10 иттрия в десятки тысяч раз.

Кислотные осадки

- называется дожди, туманы, снег, которые имеют pH меньше 7 из-за содержания в них соединений содержащих серную и азотистую кислоты. Источники: продукты сгорания топлива, выбросы химических и металлургических предприятий. Время пребывания SO₂ в атмосфере около 15 дней. Во влажной атмосфере диоксид серы образует сернистую кислоту, которая с озоном дает серную. Основное самоочищение атмосферы происходит за счет выпадения дождей и снега, а также при сухом осаждении кислых осадков в виде SO₂ или газа абсорбируемого на пыли или SO₂ растворенного в каплях тумана, которым медленно образуется аэрозоль серной кислоты. Оксиды азота NO и NO2 служат источником образования атмосферной азотной кислоты. В отличии от серной азотная дольше остается в атмосфере в газообразном состоянии, тк она плохо конденсируется. Пары азотной кислоты поглощаются капельной влагой облаков и частицами аэрозолей. Значение pH среды значительно важно, тк во-первых это прежде всего процессы которые идут в живых организмах особенно у обитателей водоемов адаптированных к pH7. В более кислотной среде они погибают. Таким образом изменение затрагивает пищевые цепи, сокращая популяции птиц питающихся обитателями вод, а потом хищников Во-вторых, кислотные осадки вызывают деградацию лесов. Кислота, попадая на листья нарушает восковой покров делая растения уязвимыми для бактерий. Третье, попадая на почвенные покровы, начинается процесс выщелачивания биогенов. При pH4 резко снижается активность продуцентов и азотофиксаторов. При попадании в почву кислоты выщелачивают алюминий и тяж металлы, раньше находившиеся в нерастворимом состоянии. В четвертом, под воздействием кислотных осадков ускоряется процесс коррозии в строительных мет конструкциях.

Нарушение озонового экрана

Особую опасность для биосферы представляет жесткое ультрафиолетовое излучение солнца в диапазоне волн меньше 310нм. Известно, что более 99% ультрафиолетового излучения солнца поглощается слоем озона на высоте в среднем 25км от поверхности Земли. Озон образуется в стратосфере где под воздействием ультрафиолетового излучения молекулы кислорода диссоциируют с образованием атомарного кислорода. На высоте 30-35км атомарный кислород взаимодействует с кислородом с образованием озона.

О₂=О+О Q+O=O₃

Естественные процессы кругооборота озона нарушаются из-за его разрушения оксидами азота и атомами хлора. Оксид азота – ДВС, высокотемпературные технологические установки. Атомарный хлор образуется в ходе фотохимического разрушения CF₂Cl₂ и CFCl₃ содержащийся в холодильниках и аэрозолях.

Уменьшение озонового слоя толщина которого в среднем составляет 2-3мм может привести к нарушению теплового баланса, оказывает влияние на биологические процессы (ожоги, разрушение иммунной и генной системы)

Парниковый эффект

Понимается специфическое явление, которое означает следующее. Солнечная радиация падающая на землю частично поглощается поверхностью суши и океаном, а 30% ее отражается в космос, причем поглощенная энергия солнечная радиации преобразуется в теплоту и излучается в космос в диапазоне длин волн инфракрасного излучения. Чистая атмосфера прозрачна для инфракрасного излучения, а атмосфера содержащая пары парниковых газов (3х атомных - вода, углекислый газ, оксиды серы и т.д.) поглощает инфракрасные лучи благодаря чему происходит разогрев воздуха. Поэтому парниковые газы выполняют функцию стеклянного покрытия как в теплицах. Естественный парниковый эффект создает прирост средней температуре на 30⁰ С. При его отсутствии средняя температура земли составляет в наст время 15⁰ С снизилась бы до -15⁰ С, те началось бы обледенение. Природное равновесие содержания в атмосфере парниковых газов претерпело серьезные изменения. В наст время ежегодный прирост СО₂ увеличивается на 3,4% в год. Увеличение содержания углекислого газа на 60% по сравнению с современным уровнем вызовет рост температуры на 2 градуса. Это значит что если до 2050 года потребление ископаемых топлив не сократится то концентрация СО₂ в атмосфере удвоится и температура поверхности земли увеличится на 3⁰ С. К сожалению возрастает дополнительный вклад аммиака, фреонов, метана. Если темпы их роста сохранятся на современном уровне, то к 2020 году их действие будет эквивалентно удвоению концентрации углекисл газа в атмосфере. Потепление на земле по мнению климатологов за счет роста температуры на 0,1⁰ С считается значительным и до 3⁰ С критическим. Таяние полярных льдов приведет к повышению уровня мирового океана на 100м изменение перепада температуры между зонами полюсов и экватора нарушит естественную циркуляцию атмосферы и произойдет глобальное изменение климата.

Технологии управления качеством воздуха

Для оценки воздушной среды используется понятие Предельно Допустимой Концентрации (ПДК)

1) ПДК воздуха рабочей зоны 1млг на 1м³. Это концентрация вредного вещества, которая не должна вызывать у работающих при ежедневном дыхании в течении 8 часов рабочей смены за время рабочего дня. Рабочая зона - производство на высоте 2 м над уровнем моря.

2) ПДК максимального уровня - концентрация в воздухе населенного пункта, которая не должна вызывать рефлекторные реакции в организме человека.

3) ПДК разовая средне суточная в воздухе насел пункта - концентрация вещества, которая не должна оказывать прямого или косвенного воздействия в организме человека в условиях неопределенно долгого круглосуточного дыхания.

ПДК устанавливают экспериментально с использованием подопытных животных. Для расчета ПДК рабочей зоны используют формулу: lgПДК_врз=0,91ЛК₅₀+0,1М, где ЛК₅₀ – летальная концентрация веществ, вызывающая при дыхании гибель 50% подопытных животных, М – молярная масса вещества.

Для расчета ПДК_мр используется формула: lgПДК_мр=lgx₄-0,21, где х₄ – порог чувствительности рефлекторного типа (порог обоняния, световой чувствительности).

Для расчета ПДК_СС : lgПДК_СС=0,62lgПДК_врз-1,77.

ПДВ – предельно допустимый выброс – объем или количество загрязняющего вещества, которое выбрасывается отдельным источником за единицу времени, превышение которого ведет к превышению ПДК и как следствие приводит к неблагоприятным последствиям в окружающей среде.

ПДВ устанавливают при условии:

Где С₁-концентриция вредного вещества, ПДК₁ – максимально разовое, С_ф1 – фоновая концентрация вещества в воздухе.

В настоящее время в большинстве производственных процессов используют открытые технологические циклы, связанные с выбросом в атмосферу твердых частиц и отходящих газов, концентрация которых определяется особенностями производства. Борьба с загрязнением ведется по 3м направлениям:

1) Применение эффективных средств рассеивания для удаления остаточных загрязнений от местонахождения людей.

2) Внедрение принципиально новых систем улавливания и очистки дымовых и полевых выбросов.

3) Совершенствование печей и других источников дымовых выбросов с целью оптимизации режима горения для снижения доли не сгоревших частиц в выбросе.

Рассеивание химических соединений

Для отвода газов и пыли используют высокие 200-250м трубы. Их применение позволяет распределять загрязняющие вещества на большие площади снижая тем самым их общую концентрацию в атмосфере. Так, например, из трубы высотой 200м пылевые потоки распространяются на 20км, а из трубы 250м на 75км.

Распределение вредного вещества в атмосфере от организованного высокого источника выброса

1 ) зона неорганизованного выброса

2)зона дымового загрязнения

3)зона переброса факела

4)зона постепенного снижения концентрации.

М етодика расчета рассеяния основана на определении концентрации загрязняющего вещества в приземном слое атмосферы, которая недолжна превышать ПДК_мр: С_м<=ПДК. С_м-при выбросе нагретой газо-воздушной смеси из одинокого источника с круглым устьем трубы при неблагоприятных метеоусловиях определяется по формуле:

Где С_Н – концентрация(г/м³), А-коэффициент зависящий от условий вертикального и горизонтального рассеяния (В Нижегородской области А=140-160). М (г/с)-масса выброса в единицу времени. F-безразмерный коэффициент учитывающий скорость оседания частиц в воздухе(для газа =1, при степени очистки более 90%=2, менее 75%=3). m и n -безразмерные коэффициенты учитывающие условия выхода смеси из источника 0.8<=m<=1.5 1<=n<=3. H - высота трубы. ∆T-разность температуры между температурой смеси и атмосферного воздуха. V₁-обьем выбрасываемой газообразной смеси (м³\с)

ПДВ (г\с) – при повышенной температуре из одинокого источника должно быть таковым что бы обеспечивалась концентрация вредного вещества в приземном слое не превышала ПДК.

При этом концентрация вредного вещества возле устья трубы не должна превышать величины

- минимальная величина трубы.

Максимальная концентрация вред вещества C_Н в близи от земной поверхности при неблагоприятных условиях достигается на расстоянии: X_m=kH, где к - безразмерный коэффициент среднее значение которого 20, Н-высота трубы. Рассеяние вред веществ в атмосферу не является эффективным средством ее защиты от загрязнения. Однако к нему до сих пор прибегают чтобы снизить концентрацию вред соединений. Высота трубы –важный фактор, однако следует помнить что с увеличением высоты трубы ее стоимость возрастает пропорционально кубу высоты. Таким образом основное внимание при проектировании промышленных предприятий следует уделять аппаратам и методам очистки газообразных и пылевых соединений.

Очистка газообразных выбросов от пыли и газообразных кислых выбросов

Универсального способа, который бы с одинаковой эффективностью улавливал вредные вещества нет. В зависимости от вида примеси (твердые, жидкие, газообразные) применяются различные методы очистки. Выбор также зависит от физических параметров отходящих газов (температура, влажность), от химического состава, а также от необходимой степени очистки.

Параметры характеризующие очистку воздуха

1) Степень очистки: n=(C_вх-С_вых)/С_вх. Степень очистки можно повышать если поставить несколько аппаратов.

2) Тонкость очистки – определяется диаметром улавливаемых частиц: > 50мкм - грубая, 10-50 -средняя, <10 - тонкая. Аппараты для улавливания пыли

-работа пылеулавливающих аппаратов основана на различных механизмах улавливания пыли. Современные аппараты для обеспыливания отходящих газов можно подразделить на 4 группы:

1) Механические:

а) аппараты, основанные на гравитационном осаждении. Простейшими аппаратами этого типа являются пылеулавливающие камеры.

Газовый поток в них замедляется, и частицы просто оседают в бункере устройства. Они сравнительно просты в изготовлении, но эффективность очистки настолько низка, что отдельно их почти не применяют, а используют в качестве 1ой ступени при очистке в составных системах. Их применяют для очистки от грубодисперсной пыли размер частиц которой 50-500мкм, степень очистки 40-50%.

б) Инерционные аппараты - достигается более высокая степень очистки 80-90%. Действие основано на резком изменении направления потока газа при котором частицы ударяются о перегородки внутри аппарата, выпадают вниз и выводятся из аппарата. К аппаратам этого типа относятся жалюзные аппараты.

в ) Центробежные аппараты- наибольшее распространение получил «Циклон» в цементной, угольной, металлургической промышленности для очистки газа от пыли в качестве первой ступени для очистки выброса. Принцип действия основан на отделении пыли под воздействием центробежных сил, частицы пыли образуют на стенках циклона пылевой слой, который постепенно спускается в бункер. Отделение пыли происходит при повороте газового потока на 180⁰. Освободившись от пыли газовый поток образует вихрь и выходит через выхлопную трубу. Циклоны не применяются для очистки влажных и взрывоопасных сред. Обычно циклоны ставят перед фильтрами и электрофильтрами. Степень очистки 85-95%.

2) Мокрые или гидравлические

а) В полых или насадочных аппаратах запыленные газы пропускают через поток распыляемой разбрызгиваемой или стекаемой по насадке жидкости. Частицы пыли захватываются потоками промывной жидкости и осаждаются в аппарате, а очищенные газы выбрасываются в атмосферу. Задерживаются частицы 10мкм – средняя очистка.

б) в бормотажных или пенных аппаратах загрязненные газы пропускают через слой жидкости или пены. Большая поверхность соприкосновения газа с жидкостью обеспечивают высокую степень очистки выше 90% - частицы более 2мкм.

в) Аппараты ударно-инерционного типа работают по принципу инерциального осаждения частиц пыли во время преодоления очищаемыми газами препятствия или при резком изменении направления движения газового потока над поверхностью жидкости. Эффективность 98-99,6%

г ) Турбулентные - используются для очистки газов от мелкодисперсной пыли (менее 1мкм) – наибольшее распространение получил Скруббер Вентури.

1) конфузор 2) горловина 3) отверстие для ввода жидкости 4)диффузор 5)циклический сепаратор 6)отстойник 7) насос.

Запыленный газ через конфузор (1) трубы Вентури попадает в горловину (2) где скорость движения его 60-150м\с. Через отверстие (3) под давлением 0,3-1 атм в горловину вводится жидкость, которая сталкиваясь с газовым потоком распыляется на мелкие капли диаметром 10мкм. При соударении с частицами пыли капли поглощающие их укрупняются. Эти капли вместе с газом проходят через диффузор (4) где скорость потока снижается до 20-25м\с и попадают в циклонный сепаратор (5). В сепараторе скорость газового потока уменьшается до 4-5м\с. Капли под действием центробежной силы отделяются от газа и вместе со шламом удаляются в отстойник (6). В отстойнике вода отделяется от шлама и вновь подается насосом (7) в скруббер. В скруббере Вентури удаляются весьма тонкие частицы диаметром 1-2мкм, или туман образующийся в производстве серной кислоты – частицы 0,1-0,2мкм. Удаляется до 99% загрязнений.

3) Пористые фильтры

При фильтрации через пористые фильтры уловленные частицы пыли накапливаются в порах фильтрующего материала и образуют слой на его поверхности, что является дополнительным фильтрующим материалом. Такое фильтрование обеспечивает более высокую степень очистки чем сухое или мокрое и стабильную работу в широком диапазоне температур. Промышленные фильтры делятся на два класса: тканевые и пористые.

Тканевые рукавные фильтры состоят из ряда тканевых рукавов из ворсистой шерстяной или гладкой ткани с заглушенным верхним отверстием, который закреплен в мет кожухе. Газ проходит сквозь ткань рукава, а пыль оседает на поверхности ткани и в ее порах, откуда ее периодически удаляют путем стряхивания. Применением тканевых фильтров удаляются частицы 1-2мкм. В зернистых фильтрах в качестве фильтрующих материалов используют песок, гальку, шлаки, графит, древесные опилки и другое дешевое сырье. Слой может быть движущийся или неподвижный. Общий недостаток пористых фильтров – снижение фильтрующих веществ и необходимость частой регенерации.

4) Электрофильтры

Принцип действия заключен в том что пылевидным частицам сообщается заряд после чего они осаждаются на противоположно заряженном осадительном электроде, откуда пыль периодически удаляется - является наиболее совершенным способом очистки, позволяет удалять частицы пыли любых размеров, работать в агрессивных средах при температурах до 400⁰. Эффективность очистки 99,9%. В сухих электрофильтрах частицы пыли удаляются стряхиванием. В мокрых электрофильтрах улавливаются еще и жидкие примеси, которые удаляются с электродов водой.

Преимущество мокрых пылеуловителей:

-процесс основан на контакте запыленного газового потока с жидкостью, который захватывает пыль и уносит ее в виде шлама.

1)небольшая стоимость и более высокая степень очистки в сравнении с сухими пылеуловителями.

2)могут быть использованы для очистки газа от твердых частиц до 1 мкм.

3)могут не только успешно конкурировать с такими высокоэффективными пылеуловителями как электрофильтры, но и могут быть использованы в таких условиях когда вышеуказанные аппараты не применяются: высокая температура, опасность взрыва, возгорания, а также в качестве теплообменника смешения.

Недостатки:

1) улавливаемый продукт выделяется в виде шлама, что приводит к необходимости обработки сточных вод и следовательно удорожанию процесса очистки.

2) при осаждении очищаемых газов, а также при механическом уносе из газоочистного аппарата газовым потоком капель жидкости, пыль может осаждаться в газопроводах и системах вентиляции.

3) В случае очистки агрессивных сред аппараты и коммуникации необходимо защищать антикоррозиционными материалами.

Методы очистки газов от газообразных загрязнений.

1)Газы выбрасываемые в атмосферу разнообразны по химическому составу.

2)Имеют высокую температуру и содержат большое количество пыли.

3)Концентрация газообразных примесей чаще в вентиляционных, реже в промышленных переменна и низка.

Методы очистки промышленных выбросов от газообразных примесей делят на 5 групп:

1) промывка выбросов растворителями примесей (абсорбция)

2) промывка выбросов растворами реагентов связывающих примеси химически (хемосорбция)

3) поглощение газообразных примесей ТВ активными веществами (адсорбция)

4) термическая нейтрализация газов

5)поглощение примесей путем применения каталитического поглощения.

Метод абсорбции.

-часто называют скрубберным процессом. Очистка заключается в разделении газовоздушной смеси на составные части путем поглощения одного или нескольких компонентов (абсорбантов) абсорбентом (жидким поглотителем) с образованием раствора. Этот метод широко используется для очистки от СО,СО₂,SO₂,H₂S, оксидов азота, аммиака, галогенов. Решающее условие растворения абсорбантов в абсорбенте. Для удаления таких газов как NH₃,HCl и тд целесообразно применять воду, т.к. их растворимость в воде составляет сотни грамм на кг воды. При поглощении такого газа как сернистый ангидрид расход воды будет значителен, тк их растворимость в воде сотые граммы на кг воды. Иногда вместо воды применяют растворы сернистой кислоты – для улавливания паров воды. Для улавливания паров ароматических углеводородов используют вязкие масла. Все аппараты этого метода называют скрубберы. Организация контакта газа с жидким растворителем осуществляется пропусканием газа через осадочную колонну, либо распылением жидкости, либо бормотажем газа через слой абсорбирующей жидкости.

Метод хемосорбции

- основан на поглощении газа или пара твердым или жидким поглотителем с образованием малолетучих и малорастворимых соединений. Примером хемосорбции может служить очистка газа от углеводорода с использованием мышьякового щелочного ряда: Na₄As₂S₅+O₂+H₂S=Na₄As₂S₆O+H₂O. Регенерацию раствора проводят путем окисления кислородом: Na₄As₂S₆O+H₂O₂=Na₄As₂S₅O₂+S↓. Хемосорбция один из распространенных методом очистки газов от оксидов азота путем их абсорбции бикарбонатами щелочных металлов. Основными аппаратами являются: насадочные башни, пенные бормотажные скрубберы и распылительные аппараты Вентури.

Метод адсорбции

- основан на физических свойствах твердого поглотителя с ультра микроскопической структурой. Селективно извлекать и концентрировать на своей поверхности отдельные компоненты из газовой смеси. В качестве адсорбентов используют активированный уголь, селикогель, цемент. Адсорбенты нельзя использовать для очистки очень влажных газов. некоторые адсорбенты иногда пропитывают соответствующими реактивами повышающими эффективность адсорбции, т.к. как на поверхности адсорбентов происходит хемосорбция.

Адсорбционная установка для удаления СО₂ из топочного газа

1 – адсорбер, заполненный активированным углем. Топочный газ проходит через камеру охлаждения 2 и подогревает воздух поступающий в топку. Затем он поступает в адсорбер 1 где происходит улавливание из топочного газа SO₂. Очищенный газ из верхней части адсорбера выбрасывается в атмосферу. Адсорбент после насыщения SO₂ пересыпается в десорбер 3, где при подогреве до 300⁰-600 ⁰С очищается от SO₂, те происходит регенерация активированного угля. Восстановленный адсорбент поступает в бункер 4, а затем по элеватору в адсорбер 1.

Адсорбцию широко используют для очистки SO₂, сероводорода активированным углем, для очистки паров растворителей из воздуха при окраске автомобилей, паров эфира, ацетона и других растворителей в производстве гидроцелюлозы, очистке выхлопов автомобилей.

Термическая нейтрализация

-основан на способности горючих токсичных компонентов окислятся до менее токсичных при наличии кислорода и высокой температуры. Область применения ограничивается образующимися при окислении продуктов реакции. Так при сжигании газов содержащих фосфор, серу образующиеся продукты во много раз по токсичности превышают исходный газовый состав. Исходя из этого, метод термической нейтрализации применим для выбросов, которые содержат токсичные органические вещества, но не содержащие серу, галогены, фосфор. Различают 2 метода термической нейтрализации:

1) прямое дожигание производится непосредственно в факеле, либо в топках. Это используется когда исходящие газы обеспечивают подвод значительной части энергии для процесса.

2) термическое окисление - применяют когда отходящие газы имеют высокую температуру, но мало кислорода, либо когда концентрация горючих примесей настолько низка, что они не обеспечивают подвод теплоты необходимой для поддержание пламени. Если у отходящих газов высока температура, то дожигание производят путем подмешивания свежего воздуха. Примером служит дожигание продуктов не полного сгорания автомобильного двигателя непосредственно при выходе из цилиндров в условии добавки избыточного воздуха.

Каталитический метод

-связан с химическим превращением газовых токсичных компонентов газовоздушной смеси на поверхности катализаторов, но очистке подвергаются газы не содержащие пыли и катализаторных ядов: железо, фосфор, сера, кремний и тд. На практике этот метод широко применяют для каталитического разложения оксидов азота. В качестве восстановителя используют метан, водород, оксид углерода и др газовостановители. 2NO₂+4H₂=N₂+4H₂O 2NO+2H₂=N₂+2H₂O. Катализаторами служат сплавы платины, палладия. Широко используют для очистки выхлопа автомобилей.

Гидросфера

Антропогенное воздействие на гидросферу

Деятельность человека охватывает практически всю акваторию океана. Поверхность для мореплавания, прибрежную для получения мин ресурсов и для захоронения отходов. В зависимости от целевой направленности различают водопользование и водопотребление. Водопользование – воду не забирают а используют как среду. Водопотребление - забирают воду из источника для выработки продуктов возвращают в другие места и в меньшем количестве.

Источники загрязнение гидросферы

1) промышленность

2) сельское хозяйство

3) атмосферный воздух

В зависимости от источника загрязнение существует 3 вида сточных вод:

1) промышленные:

а) реакционные - образуются в реакциях с образованием воды

б) воды содержащиеся в сырье и исходных продуктах

в) промывные воды

г) водные экскременты и абсорбенты

д) охлаждающие воды в системах оборотного водопользования

2) бытовые

3) атмосферные.

Загрязнение гидросферы существенно опаснее, чем загрязнение атмосферы, по следующим причинам:

1. Процесс регенерации в воде происходит гораздо медленнее чем в атмосфере,

2. Источники загрязнения в водоемах более разнообразны,

3. Естественные процессы протекающие в водной среде более чувствительны и сами по себе имеют большее значение для жизни чем процессы протекающие в атмосфере.

Качество воды:

В нашей стране нет единой нормы качества воды. Поскольку ее пригодность определяется конкретными требованиями. Поэтому качество воды нормировано для хозяйственно-питьевого (хп), культурно-бытового (кб) и рыбохозяйственного (рх) водопользования. Для первых 2х категорий определяющимися показателями являются: взвешенные вещества, плавучие примеси, запахи и вкус, окраска, температура, pH, минерал состав, растворенный кислород, биохимическое потребление кислорода, химическоее потребление кислорода, возбудители заболеваний, ядовитые вещества. Хозяйственно-бытовое и питьевое ПДК в таблицах идут одним числом. Наиболее высокие требования для питьевой воды. Одни и те же требования предъявляются к воде из любого источника независимо от способа ее обработки и способа водозабора. Для водных объектов которые используются в рыбохозяйственных целях также установлены нормативы качества для сохранения и воспроизводства рыб. Причем требования для к воде для рыбохозяйственной. Целей более жесткие, чтообьясняется прогрессивным накоплением ряда веществ в последующих звеньях питьевой цепи. ПДК рыбохозяйственное установлено для 520 веществ.

Способы очистки природной и сточной воды

При выборе способа очистки воды следует выявить качество воды определенного источника. В этом случи при оценке качества воды необходимо знать физические, химические, бактериологические показатели. При разнообразии присутствующих примесей все загрязнения делится на 4 группы:

1) грубодисперсные взвеси (нерастворимые примеси)

2) коллоидные растворы (растворы высокомолекулярных соединений)

3) органические вещества, растворенные газы

4) ионные растворы (растворы электролитов)

Все методы очистки подразделяются на механические, физико-химические, биологические. Каждый из этих методов может быть деструктивным (приводящим к разрушению вещества) либо регенерационным. Для очистки 1й группы загрязнений используются механические способы очистки: отстаивание, флотация, центрифугирование, осветление, фильтрование.

Отстаивание - основано на движении частиц в жидкости под действием силы тяжести. По мере отстаивания происходит увеличение объема осветленной жидкости и уплотнение осадка. Происходит в отстойниках.

Флотация – основан на образовании комплекса частица- пузырек, всплывании этого комплекса на поверхность воды и в удалении образовавшегося пенного слоя с ее поверхности.

Электрофлотация - разновидность метода флотации, заключается в том, что пузырьки газа образуются при электролизе воды.

Фильтрование – обычно завершающая стадия, когда воду пропускают через насадки из пористых материалов: песок, шлак, гравий. Регенерацию фильтра производят потоком сжатого воздуха с последующей обратной промывкой.

Для очистки от колоидных р-ов используют физико-химические методы: коагуляция, флокуляция, окисление и др.

Коагуляция – основан на обработке воды коагулянтами (соли Al и Fe). Эти соли в растворе гидролизуются с образованием нерастворимых гидроокисей: Al₂(SO₄)₃+H₂O=Al(OH)₃. Частицы примеси оседают на поверхности образующихся гидрооксидов образуя зародыши кристаллической формы. Дальше происходит рост кристаллов и образование осадка – представляют собой крупные частицы с пористой структурой.

Электрокоагуляция – очищаемую воду пропускают через электролизер где в качестве анода используется растворимый под нагрузкой пластины из Fe или Al.

Флокуляция – для ускорения процесса хлопьеобразования при коагуляции, увеличения скорости и повышения качества используют флокулянты: крахмал, полиакриламид и тд.

Для очистки от молекулярных растворов: окисление (электрохимическое), озонирование, хлорирование – деструктивные методы; гидролиз, адсорбция, ионный обмен, биологическое окисление, для газов - отдувка, нагрев.

Озонирование – озон обладает окислительной способностью и при нормальной тем-ре разрушает некоторый органические вещества, причем в процессе озонирования возможно одновременное окисление примесей, обесцвечивание, дезодорация и насыщение ее кислородом. Кроме того достоинством этого метода является и то что в воду не вносятся дополнительные химические реагенты. Наиболее экономичным методом получения озона служит пропускание воздуха через электрический разряд высокого напряжения - озонатор, который состоит из 2х электродов расположенных на небольшом расстоянии друг от друга. Озонированием чистят воду от фенолов, нефтепродуктов, поверхностно-активных веществ, канцерогенных примесей, а также питьевую воду для доочистки и после биологической очистки.

Электрохимический метод - проводят в электролизерах где происходит анодной окисление и катодное восстановление. В идеале загрязняющее вещество распадается до простых: аммиак, углекисл газ, воду. Анодом служит графит, свинец и др. Катод: сплавы вольфрама и железа.

Адсорбционный метод - в качестве адсорбентов используются КАД, БАУ, АГ. Процесс ведут либо путем перемешивания сорбента со сточными водами, либо путем фильтрования через слой сорбента которым заполняются адсорбционные колонны. Очищаемая вода подается в колонну снизу вверх. Как правило работают 2 колонны, а 3я отключается на регенерацию, которая заключается в том что десорбируется сорбированные молекулы и восстанавливается активность угля. В качестве десорбирующего агента используют воздух, воду, инертный газ, кислоту, щелочь в зависимости от загрязняющего вещества.

Биологическая очистка – основана на способности анаэробных микроорганизмов использовать для своего развития и жизнедеятельности те органические соединения которые небыли удалены из очищаемой воды на предыдущих стадиях. Потребляя органическое вещество микроорганизмы частично разрушают их превращая в углекисл газ, в нитрат и сульфат ионы, а частично используют для образование собственной биомассы. Такую очистку можно производить как в искусственных условиях (биологических фильтрах и аэротанках), так и в естественных условиях (на полях фильтрации, биологических прудах). Просачиваясь сквозь разгрузку биофильтра, сточные воды оставляют на ней органические вещества не отделенные на предыдущих стадиях водоочистки. Эти вещества образуют на поверхности зерен фильтра биопленку, в которой развиваются микроорганизмы. В результате из сточных вод удаляется органическое загрязнение, а в толще биофильтра увеличивается масса биопленки. Используют анаэробные бактерии, грибы, дрожжи, личинки комаров. Для аэробной очистки используют аэробные группы организмов для жизнедеятельности которых необходим постоянный приток кислорода при тем-ре 20-40 С. Анаэробная очистка протекает без доступа кислорода и используется преимущественно для обезвреживания осадков. Биологические фильтры представляют резервуары заполненные крупнозернистым материалом: гравием, шлаком, песком, сквозь которую пропускают сточную воду. Из нижней части фильтра дренажные устройства отводят очищенную воду во вторичные отстойники. Кроме биофильтров используют аэротенки – резервуары в которых медленно движется смесь активного ила и сточной воды, который постоянно перемешивается с помощью спец приспособлений. Более эффективными являются окситенки где используется технический кислород и более высокие концентрации угля.

Для очистки от неорг в-в (ионных р-в)- используют реагентный метод (метод нейтрализации), коагуляция, ионный обмен, сорбционный метод, электрохимическое окисление, экстракция, обратный осмос.

Нейтрализация – применяется для обработки вод содержащих щелочи и кислоты. При этом используют взаимную нейтрализацию, когда используют кислые и щелочные воды.

Реагентный - в сточную воду добавляют гашеную и негашеную известь, переводя ионы тяжелых металлов в нерастворимые гидроокиси и выпадают в качестве осадка.

Ионный обмен – регенерационный метод, способствует утилизации ценных примесей (например тяжелых металлов). В данном методе используют катионы и амиониты (ионные смолы). Их набивают в колонны через которые пропускают загрязненный раствор. Происходит обмен ионоводорода на катион металла: Me[k]+H=Meⁿ⁺¹+H[k]

Стадии обработки осадков сточных вод.

1) уплотнение осадка - осуществляется гравитационным способом: отстаиванием в циклонах и центрифугах.

2) уплотненный осадок подвергается стабилизации, те разрушению его органической составляющей до оксида углерода, воды, метана. Для этого используется анаэробное окисление в аэротанках в течении 8-11 суток.

3) Коагуляция – при помощи солей Al и Fe – процесс изменения структуры осадка называемой конденционированием, влажность осадка уменьшается с 94 до70 %. Он хорошо уплотняется и поступает на стадию обезвоживания.

4) Обезвоживание – высушивается в сушилках при помощи дымового газа

5) Ликвидация осадка – сжигание, либо извлечение ценных металлов. Осадки используются в виде добавок в строительные материалы, либо как органическое удобрение.

Типы очистных сооружений

Локальные – предназначены для обезвреживание сточных вод непосредственно после установки и цехов. Здесь очищаются сточные воды, которые без очистки не могут быть направлены в систему повторного водоснабжения.

Заводские – включают методы первичной очистки (механические), вторичные (биолог), третичные (доочистка). Сточные воды в зависимости от загрязнения могут направлятся непосредственно на сооружения 1-й, 2-й, 3-й очистки. Например, если воды не содержат механических примесей, то они сразу идут на реагентную или биологическую очистку.

Районные (городские)- предназначены в основном для очистки бытовых сточных вод. Производственные сточные воды подлежащие совместному отведению и очистке вместе с бытовыми не должны нарушать работу сетей и не должны содержать: взвешенных частиц концентрацией не более 500мг\м³, вредных веществ в концентрациях препятствующих биолог очистке, горючих веществ способных вызвать горючие смеси в канализационных сетях и веществ разрушающих материалы труб.

Качество очистки воды

Степень очистки сточных вод должна бать такой, что бы качество воды в водоеме после выпуска в них сточных вод было не ниже качества воды, которое требует правила охраны. Для предотвращения вредного влияния загрязняющих веществ состав и свойстава воды водных объектов бытового водоснабжения должен соответствовать нормативам в створе который расположен в 1 км ближайшего по течению реки водоснабжения, а в непроточных водоемах в 1 км по обе стороны от пункта водопользования. Для рыбохозяйственных водоемов показатели воды должны удовлетворять непосредственно на месте выпуска, либо в створе 500м от места выпуска.

Контроль за сбросом сточных вод осуществляет СЭС по величине ПДС – масса вред веществ в сточных водах максимально допустимая к отведению установленным режимом. ПДС – масса вред вещества в единицу времени в сбросе воды. Условие спуска сточных вод в водоемы определяется выражением:

Где C_ППВ – концентрация с которой разрешается выпускать воду в водоемы. q- расход сточных вод(м3\с) C_CB – концентрация вред веществ в сточных водах. у- коэффициент смещения воды. Q – расход воды в водотоке (м3\с) ПДК_ф – концентрация вред веществ в реке.

C_ППВ>ПДС – необходимо уменьшать расход сточных вод или применять меры по ее очистке

C_ППВ<=ПДС – сброс допускается, меры по очистке сточной воды применимы.

Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами.

Запрещается сбрасывать:

1) воды пригодные для оборотного водоснабжения

2) сточные воды содержащие ценные примеси пригодные для последующей утилизации

3) производственное сырье и конечные продукты в кол-ве превышающем установленные

нормативы технических потерь

4) вещества с неустановленным ПДК

5) Воды, которые могут быть использованы орошения сельскохозяйственных земель.

Литосфера

Литосфера – антропогенное воздействие

Литосфера - как верхняя оболочка земли имеет толщину от 50-200км. За 400 млн лет жизни поверхность литосферы претерпела существенные изменения: образовалось рыхлое наслоение сложного состава (почвенный покров), развился мир растений и животных. Всего 86 млн.км² – продуктивные земли, из них 45% с/х. К 2000 году обрабатываемы земли 27-30 млн км².

В почве сложным образом взаимодействуют основные компоненты: минеральные частицы (песок и глина), вода и воздух, дедрид – отмершие растения и остатки жизнедеятельности растений и животных, множество живых организмов от дедритов до продуцентов, которые разлагают почву до гумуса (10%).

Таким образом почва – биокосная система основанная на динамическом взаимодействии между минеральными компонентами, дедритом, дедритофагами и почвенными организмами.

В почве как правило выделяют 3 основных горизонта

1) верхний слой – аккумулятивный горизонт - в котором накапливается и преобразуется органические вещества и из которого промывными водами часть соединений выносится вниз.

2) горизонт вымывания - иллювиальный, где оседают и преобразуются вымытые сверху вниз вещества

3) материнская порода - материалы, которые в дальнейшем преобразуются в почву

В пределах каждого горизонта выделяют более дробные слои

Основные типы почв

Зрелые почвы значительно отличаются друг от друга по цвету, составу, пористости, кислотности, мощности это позволяет классифицировать почвы на 10 основных типов (лесные, подзолистые, серые, пойменные и т. д.)

Физические и химические свойства почвы

1) механический состав и пористость

Механический состав почв определяется различием в относительном количестве глины и песка. Механический состав почв помогает определить пористость почвы (объем пор и среднее расстояние между ними). Почвы с высокой степенью пористости удерживают больше влаги и воздуха чем менее пористые.

2) плотность

3) тепловые свойства (теплоемкость и теплопроводность)

4) водные свойства (влагоемкость и влагопроницаемость)

Идеальна почва - та, которая имеет хорошую иденфентрацию и водоудерживающую способность. Для этого ее покрывают слоем торфа, что снижает потери воды.

5) аэрация - почвенный воздух отличается от атмосферного поскольку в результате дыхания микроорганизмов и корней почвенный воздух богаче углекислым газом и беднее кислородом. Поэтому важен газообмен почвенного воздуха с атмосферным для благоприятного создания в почве условий для жизни растений, те важно обеспечить диффузию кислорода из атмосферы и удаления углекислого газа из почвы, это называется аэрацией. Поскольку аэрация при уплотнении ухудшается вот почему необходимо рыхлить землю после дождя.

6) минеральный состав и ионообменная ёмкость почвы

Наиболее важным компонентом или биогеннами для жизни растений являются нитраты, фосфаты, калий и кальций. Все они за исключением азота, который поступает из атмосферы изначально входит в состав материнской породы. В процессе выветривания материнской породы она разрушается ионы биогенов освобождаются и становятся доступными растениям. Также они вымываются водой этот процесс называется выщелачиванием. Способность почвы связывать и удерживать ионы биогенов называется. ионообменной емкостью почвы. Если ионообменная емкость почвы мала, биогены выщелачиваются и плодородие падает. Удаление биогенов происходит и со сбором урожая. Вот почему

необходимо удобрять почву внося удобрения. В естественных условиях основным источником биогенов является дедрит и отходы животных. Вот почему не надо собирать и сжигать листья.

7) кислотность, большинству растений требуется нейтральная среда. Например в кислых почвах ухудшается усвоение растениями фосфора.

Антропогенное воздействие на почву

1) Одним из факторов антропогенного воздействия является нарушение баланса воды в почве в результате вырубки лесов, поливного земледелия.

2) Эрозия почвы - это процесс разрушения, износа почв и рыхлых пород потоками воды и ветра. Бывает:

а) естественная

1) плоскостная эрозия - когда поверхностные воды стекают по склону сплошным потоком т.к. смыв происходит равномерно, то последствия обнаруживаются, когда уже причинен ущерб

2) струйная эрозия - когда образуются ручейки, которые текут с огромной скоростью по миниатюрным долинам

3) овражная эрозия - ручейки сливаются воедино, формируя достаточно мощный водоток

б) антропогенная - темпы эрозии усиливаются при вырубке лесов, разработка полезных ископаемых, при строительных работах и выпасе скота. Наряду с эрозией негативным явлением которой способствует снижению плодородия почв является уплотнение почвенного покрова в результате обработки тяжелыми машинами и избыточного поступления в почву веществ, обладающих связывающими действиями (бытовые отходы, твердые и жидкие отходы промышленных предприятий, удобрения, ядохимикаты).

Охрана почв

-осуществляется несколькими способами