Водоносность рек. Химическая очистка воды.

Биологическая очистка воды. Поля фильтрации. Биофильтры.

Аэротенки.

• Примеры и дополнительная информация

1. Основную часть используемых человеком водных ресурсов состав- ляет речной сток. Полный годовой сток рек на нашей планете — 37 тыс.  км3 .  Почти  под  каждой  рекой  течет  подземная река,  и под- земный  годовой  сток  составляет  13 тыс.  км3 .  Обеспеченность  пре- сной водой разных стран неодинакова. Наиболее богаты пресной во- дой  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, Сингапу- ра. По данным Всемирной организации здравоохранения, пример- но 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 сельскохозяйствен- ных  культур  установлены  следующие  нормы  орошения  (в  м3  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 нуясД населения, на работу предприятий бытового обслуживания, мытье

244

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 каж- дый житель расходует 200—300 л воды в сутки. На одного жителя Москвы приходится свыше 400 л воды в сутки, на одного жителя Санкт-Петербурга — более 300 л. В Лондоне каждый житель рас- ходует 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 (на- пример, солей тяжелых металлов). Содержание органических ве- ществ часто выявляют по количеству О2,  поглощенного определен- ным объемом воды в единицу времени, при бактериологическом анализе  определяют  количество  бактерий  в  1  см3  воды  при  выра- щивании колоний на питательных средах в лаборатории. Степень загрязнения воды можно также установить по видовому разнооб- разию 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 ку- мулятивным (накопительным) заболеванием стала болезнь Мина- мата. 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 ка- ждый третий ребенок рождался с психическими и физическими анамалиями. Рыбный промысел в заливе до сих пор запрещен; по- лагают, что на дне залива находится еще около 600 т ртути. Бо- лезнь Минамата вошла во все справочники в качестве примера бо- лезни, вызванной загрязнением окружающей среды и кумуляции 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 фильт- ровальные колонны, заполненные синтетическим материалом сипроном, который поглощает нефтепродукты. Очищенная вода собирается в резервуары и вновь используется для мойки  автома- шин. Повторное использование  доочищенных  сточных  вод  в  20— 25 раз снижает потребление свежей воды и уменьшает сброс сточ- ных вод в водоемы.

245

• Вопросы. 1. Найдите в справочнике описание физических и химических свойств воды: агрегатные состояния, плотность воды и льда, температура кипе- ния и плавления, удельная теплоемкость, теплота испарения, диэлектрическая проницаемость и др. Как эти свойства обусловливают роль и функции воды в при- роде 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 прави- ло региональности при использовании водных ресурсов? 6. Почему расход во- ды 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. Предложи- те, как можно более рационально использовать водные ресурсы в вашем районе и сохранить их от загрязнений.

 

• Тем ы 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 промышленно- сти, 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                        § 37. Использование Основные        и охрана недр месторождения

>

полезных                               Недра и их значение для человека. Нед- ископаемых:        ра — это верхняя часть земной коры, в которой каменного  угля,                добывают полезные ископаемые. Исключитель- нефти,                                                                но важное значение полезных ископаемых в

" время многие богатые месторождения с высоким содержанием металлов в рудах уже отработаны и используют бедные месторождения. Напри- мер, сейчас считается рациональной разработка медных руд с содержа- нием меди менее 1% — в 10 раз ниже, чем в первой половине XIX ве- к а. Создаются новые технологии извлечения металла, обогащения и переработки руд. Следовательно, одной из важнейших задач охраны н е Д р 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 пре- вышала 30%, к концу столетия она достигла почти 40%.

газа

v

развитии  человеческого  общества  отражено

железной  руды,                    в н а з В аниях длительных исторических перио- цветных  металлов                                                             «каменный»,  «бронзовый»,  «железный». в России и в мире                                                  "                                                                                                      '  *                                              wlLT Y

В  настоящее  время  использование  полезных

Методы добычи,                             ископаемых достигло максимума и темпы обогащения                         эксплуатации  их запасов продолжают воз- и использования                                    растать.

полезных                                       Большинство полезных ископаемых отно-

ископаемых                         Л   пттпг,ям сится к невозобновимым природным ресурсам, и их запас уменьшается по мере использова-

ния. По прогнозам ученых, в начале XXI века человечество исчерпает пятую часть железных руд, половину запасов никеля и кобальта, боль- шую часть запасов свинца, цинка, вольфрама (рис. 122). В настояШее 246

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 по- лезных 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 без- жизненные рукотворные, «лунные» ландшафты. Такие рукотворные каньоны, «лунные долины», характерны для Курской магнитной аномалии, Криворожского бассейна, Черемховского угольного место- рождения.

Охрана недр включает в себя максимально полное использование разрабатываемых месторождений, что позволяет не начинать разработ- ку новых. Полнота выработки служит характеристикой рационально- сти работы добывающего предприятия.

Преимущество отдается открытым способам добычи полезных иско- паемых, при которых месторождения разрабатываются с более высоким КПД. Наиболее полной выработке месторождений способствует исполь- зование сопутствующих компонентов. Так, рационально одновремен- но 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 нерацио- нальной.

Большое значение в сохранении месторождений полезных ископае- мых имеет использование в промышленности вторичного сырья. Так, существенное увеличение производства металлов может быть достигну- то 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/о металла, заключенного в них, может сравнительно быстро вновь исполь- зоваться в производстве, а еще 40—45% — через более долгий срок. Об- щие запасы потенциального металлолома таковы, что могут долгое вре- мя полностью удовлетворять промышленность в сырье. При этом 1 т чу- гунного 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 чаЩ переходят на использование трубопроводов и контейнеров. Газо

248

Р   проводы и нефтепроводы постепенно вытесняют другие средст- ва доставки газа и нефти по суше.

Одним из путей сохранения полезных ископаемых служит использова- ние попутных энергетических ресурсов. Например, мало используется тепло,  образующееся при сжигании топлива на цементных заводах, в мартеновских печах. Оно в этих производствах теряется и рассеивает- ся вместе с отходящим паром.

Экономия ископаемых энергетических ресурсов возможна также при переходе  на использование   альтернативных  источников  энер- гии — геотермальных вод, энергии солнца, ветра и морских приливов. Важное значение имеет замена редкого минерального сырья синте- тическими материалами. Металлы во многих случаях успешно заменя-

ют пластмассами.

Охрана природной среды при разработке полезных ископае- мых. Добыча полезных ископаемых сопровождается существенными изменениями окружающей природной среды из-за создания отвалов, терриконов, карьеров, появления провальных воронок, загрязнения воз- духа, воды, почвы. Отвалы образуются из пустой породы, которую под- нимают 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 ды- мят в течение многих лет, дополнительно загрязняя окружающую сре- ду. Когда месторождения разрабатывают открытым способом, в карье- ре, вынутые породы покрывают большие площади плодородных земель, занятых ранее полями, лугами, лесами. Рекультивация — восстанов- ление промышленно нарушенных территорий — предусмотрена зако- ном. 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 до- мов. 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. Ос- тающиеся пустые породы используют для заполнения выработанных Шахт и штолен.

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

249

 

• Недра.                           •     Полезные ископаемые относятся к нево- Полезные                          зобновимым природным ресурсам. Необ-

ископаемые.                              ходимо  их  бережно  расходовать, беречь  1

Минеральные                        при  добыче,  транспортировке  и  перера-  I и энергетические                     ботке. В местах добычи полезных иско- ресурсы.                               паемых необходимо проводить работы Шахтный и открытый                                                                                    по  восстановлению нарушенных ланд- способы добычи  шафтов.