Белый и фото- химический смог. Предупреждение ядовитых выбросов. Безотходная технология.

234

g  Примеры и дополнительная информация

j  Толщина воздушной оболочки Земли сравнительно невелика при сопоставлении с космическими расстояниями. Она составляет 1/4 часть радиуса Земли и 1/10 000 часть расстояния от Земли до Солнца. Плотность атмосферы на уровне моря 0,001 г/см3,  в тыся- чу раз меньше плотности воды.

2#        В  атмосферу  Земли  в  результате  человеческой  деятельности  еже- годно выбрасывается 156 млн т сернистого газа, 60 млн т оксидов азота. Там, где много промышленных предприятий, воздух загряз- няется сильнее. Например, в Токио ежемесячно на каждый квад- ратный километр городской территории выпадает 34 т сажи, в Нью-Йорке— 17т. В Магнитогорске в 1990г. в мартеновских печах выплавлялось 16 млн т стали в год, а объем загрязнений, вы- брасываемых в атмосферу, составлял 870 тыс. т в год, или по 20 т в год на душу населения. Только половина выбросов проходила че- рез фильтры, которые улавливали лишь 1/3 ядовитых веществ.

3. С развитием промышленности и транспорта кислород во все боль- ших количествах используется на горение. Например, легковой ав- томобиль за 1,5 тыс. км пробега расходует суточную норму кисло- рода одного человека (в среднем человек в сутки потребляет 500 л О2,  пропуская через легкие  12 т воздуха).  За один трансатлантиче- ский рейс современный реактивный самолет использует 35 т ки- слорода.

4. Одной из тяжелейших по своим последствиям была катастрофа на хранилище радиоактивных отходов в г. Челябинске-65 в 1957 г. Эта катастрофа приближалась постепенно. В 1949—1951 гг. пред- приятие  «Маяк»  по  наработке  стратегического  плутония  (239Ри), используемого в атомных термоядерных бомбах и атомных реак- торах, сбрасывало отходы в реку. В 1951 г. их следы были обнару- жены в Ледовитом океане. Затем отходы стали сливать в бессточ- ное озеро Карачай на территории предприятия. К 1957 г. это озеро излучало около 120 млн кюри, что в 24 раза больше, чем весь Чер- нобыль после аварии. Взрыв произошел 29 сентября 1957 г. на хра- нилище'высокоактивных отходов и захватил все озеро. Радиоак- тивными  веществами  было  загрязнено  23 тыс. км2  земли.  Через 10 лет, в 1967 г., с обнажившихся после засухи берегов озера Кара- чай радиоактивные вещества вновь были разнесены ветром на пло- щадь  2700 км2 .  Авария  на  предприятии  «Маяк»  произошла  из-за незнания, неопытности, халатности сотрудников, а также чрез- мерной секретности. Засекречены были все работы на предпри- ятии, причины и последствия аварии, и до взрыва на Чернобыль- ской АЭС был секретным даже диагноз «лучевая болезнь».

 

235

 

1

5.                    Самой страшной в истории человечества была авария на 4-м блоке Чернобыльской АЭС 26 апреля 1986 г. Произошло разрушение расплавление, испарение и вынос в атмосферу ядерного топлива' Всего испарилось и попало в атмосферу около 50 т ядерного топли- ва (масса радиоактивных веществ бомбы, сброшенной на Хироси- му, составляла 4,5 т). Радиоактивные вещества поднялись на вы- соту до 11 км, загрязнение охватило территорию Украины, Бело- руссии и центральные области России.

• Вопросы. 1. Какую роль в загрязнении воздуха в городах играет автотранс- порт? 2. Что такое смог и как он образуется? 3. В чем заключается защитная роль земной атмосферы? Какое влияние оказывает загрязнение атмосферы на здоровье людей, животных, на растительность, погоду и климат? 4. Почему есте- ственное загрязнение атмосферы не нарушает происходящих в ней процессов? В чем опасность загрязнения атмосферы выбросами промышленных предпри- ятий? 5. Чем опасно разрушение озонового экрана? 6. Поясните, в чем преиму- щества использования замкнутых производственных циклов перед строительст- вом очистных сооружений.

 

Q  Тем ы ДЛЯ ДИСКУССИЙ. 1. Можно ли сохранить озоновый экран в современ- ных условиях? Каким образом? 2. Стоит ли развивать атомную энергетику, если она так опасна? 3. В чем преимущества и недостатки тепловых электростанций и гидроэлектростанций? 4. Обсудите все возможные последствия термоядерной войны.

 

ВСПОМНИТЕ                        § 36.  Рациональное

Отличия пресной                       использование  и  охрана

и соленой воды                                        ВОДНЫХ ресурсов

Распространение

морей и океанов                   Причины дефицита пресной воды. Вода — на Земле      самое  распространенное  на Земле  вещест- Где находятся        во. Водная оболочка, гидросфера, содержит районы              1,4 млрд км3 воды, из них воды суши состав-

 

 

Рис. 115. Пресноводное озеро

 

вание воды на орошение к 2000 г. достигнет 37% всех ресурсов пресных вод, или около 7000 км3 в год (рис. 116).

Потребление воды увеличивается с ростом народонаселения и все возрастающей его концентрацией в городах и промышленных центрах. Уже сейчас около трети населения Земли испытывает недостаток в чис- той пресной воде. Это касается почти всех крупных городов.

Л

с большими запасами        яют только  90 млн км3.

пресной воды                                                                         М о р я и океаны занимают 71% поверхности Размещение                                                 земного шара, поэтому существует представле- засушливых районов                                                Ние  о  неисчерпаемости  водных  запасов.  Одна-

ко соленые воды морей и океанов используются

людьми очень мало, а получение пресной воды за счет атмосферных осадков и ледников локально и ограничено.

В последнее время возник острый дефицит пресной воды, хотя оо-

щее ее количество огромно. Больше всего пресной воды расходуют на орошение. При этом получают высокие устойчивые урожаи, поэтому расход воды на орошение будет увеличиваться. По прогнозам, использо

 

236

Недостаток воды стал особенно ощутим в связи с увеличением ее рас ходования на нужды промышленности. Так, для выплавки 1 т чугуца и перевода его в сталь и прокат требуется 300 м3 воды, 1 т никеля -. 4000 м3, 1 т синтетического каучука — 3600 м3, 1 т капрона — 5600 м*

Все  в  больших  количествах  вода  идет  на  разбавление  отходов К 2000 г. на эти цели будет расходоваться более 34% общегодовой по- требности человечества в пресной воде.

Возросший дефицит пресной воды связан с загрязнением водоемов промышленными и бытовыми стоками. Особенно сильно загрязняют поверхностные воды отходы целлюлозно-бумажных, химических, ме- таллургических, нефтеперерабатывающих предприятий, текстильных фабрик и сельского хозяйства.

К наиболее распространенным загрязнителям относятся   нефть и нефтепродукты. Они покрывают поверхность воды тонкой пленкой толщиной 10~4 см2, препятствуют нормальному газо- и влагообмену ме- жду водой и воздухом. Это вызывает гибель водных и околоводных орга- низмов. Если пятно небольшое (до десятка квадратных метров), то оно исчезает с поверхности воды в течение 24 часов, образуя эмульсии. Тяжелые фракции нефти оседают на дно (рис. 117).

Сильно загрязняют водоемы поверхностно-активные вещества (rjAB), в том числе синтетические моющие средства (CMC), широко применяемые в быту и промышленности. Присутствие CMC в воде при- дает ей неприятный вкус и запах. В загрязненных реках с быстрым те- чением образуется пена. Концентрация CMC в воде в 1 мг/л вызывает

гибель микроскопических планктонных организмов, 3 мг/лгибель дафний и циклопов, 5 мг/л — заморы рыбы. CMC замедляют естествен- ное самоочищение водоемов, действуя угнетающе на многие биохимиче- ские процессы.

Важную роль в ухудшении качества пресной воды играет эвтрофи- кация водоемов (от греч. «эутрофис» — хорошее питание). Снос биоген- ных веществ в водоемы в естественных условиях происходит очень медленно — в течение тысячелетий. Человек вносит на поля удобрения, и во время дождей, паводков они сносятся в водоемы. Быстрое накопле- ние органических веществ, азотных и фосфорных удобрений в водоемах приводит к обильному размножению плавающих синезеленых водорос- лей. Вода мутнеет, в ней начинается разложение органических веществ, ухудшается снабжение воды кислородом, гибнут ракообразные и рыбы, вода приобретает неприятный вкус.

Опасными загрязнителями водоемов служат соли тяжелых метал- лов — свинца, железа, меди, ртути. Их поступление связано с промыш- ленными предприятиями, расположенными на берегах водоемов. Ино- гда концентрация ионов этих металлов в теле рыб в десятки и сотни раз превышает исходную их концентрацию в водоеме (рис. 118).

Одна из важнейших причин уменьшения запасов пресных вод свя- зана с сокращением водоносности рек. Она вызвана вырубкой лесов, рас- пашкой пойм и осушением болот. За счет этого резко увеличивается поверхностный сток и понижается уровень грунтовых вод. Быстрое тая- ние снега весной, выпадение обильных дождей в этих условиях вызыва- ет катастрофические половодья (рис. 119), а летом реки мелеют и ино- гда пересыхают полностью.

Основные меры по охране водных ресурсов. Важнейшая мера по охране водных ресурсов — бережное их расходование. Сейчас при орошении полей около 25% воды теряется на фильтрацию и испарение. Надежная гидроизоляция дна и стенок каналов позволяет снизить непроизводительный расход воды и препятствует засолению почвы в за- сушливых районах. При использовании дождевальных установок рас-

ходуется в 5—6 раз меньше воды, чем при обычном поливе. Другой спо- соб экономного расходования воды для полива — подведение воды непо- средственно к корневой системе плодовых деревьев при помощи капель- яйЦ- Это позволяет избежать излишнего испарения и строго дозировать поступление воды к растениям.

Наиболее эффективный путь защиты водоемов от загрязнений — это создание безотходного производства, когда отходы одной ступени про- изводственного цикла используются как сырье для другой. Однако в на- стоящее время не существует универсальной бессточной системы, при- годной для различных отраслей народного хозяйства.

Наибольшее распространение получила очистка сточных вод. Со- временные методы очистки позволяют удалить различные примеси из сточных вод на 95—96%. Часто этого бывает недостаточно, но для даль- нейшей очистки воды необходимо строить более дорогие очистные со- оружения, что экономически невыгодно. Так как сточные воды многих предприятий сложно, дорого, а иногда невозможно очистить до такой степени, чтобы они стали безвредными для растений, животных и чело- века, их очищают частично и используют в замкнутых оборотных систе- мах (рис. 120). За последние годы такие системы внедрены на несколь- ких нефтехимических, металлургических, целлюлозно-бумажных пред- приятиях.

Очистка сточных вод. В зависимости от степени и характера за- грязнения применяют механические, химические и биологические ме- тоды очистки сточных вод. Механическими методами удаляют грубые дисперсные примеси с помощью решеток, сит, фильтров, отстойников, нефтеловушек. Этими методами удаляют нерастворимые примеси из бы- товых стоков — до 60%, из промышленных — до 95%.

Химическая очистка — это добавление в сточные воды реагентов, способствующих образованию осадков из коллоидных и некоторых ис- тинных растворов.

Биологическая очистка в естественных условиях происходит на специальных полях орошения или полях фильтрации. Здесь создается сеть магистральных и распределительных каналов и карт (площадок) шириной 20 м и длиной 100—150 м, окруженных земляными валами. Карты периодически заполняют сточными водами. Под воздействием солнечного света, воздуха, микроорганизмов они очищаются и просачи- ваются в грунт. На поверхности карт образуется перегной. Через не- сколько лет после прекращения слива сточных вод поля фильтрации ис- пользуют для выращивания трав, кормовых культур или овощей, кото- рые можно употреблять в пищу после термической обработки.

Биологическая очистка  сточных  вод в  искусственных условиях

производится в специальных сооружениях — биофильтрах и аэротен-

241

 

 

Рис. 120.

Схема безотходного производственного цикла воды: 1 — дозатор; 2 — фильтровальная

и насосная станции; 3 — градирни для охлаждения воды; 4 — станция очистки сточных вод; 5— станция биохимической очистки; б— отстойники

 

ках. Биофильтр представляет собой сооружение из кирпича или бетона, внутреннее его помещение заполнено прочным пористым материалом: шлаком, гравием, щебнем, керамзитом. На эти пористые материалы на- несена пленка микроорганизмов (бактерий, простейших и др.), которые в процессе жизнедеятельности поедают и разлагают органические веще- ства, очищая от них воду. В биофильтр периодически подаются сточные воды и воздух, идущий на процессы окисления. В аэротенках поступаю- щим воздухом в сточных водах перемешивается активный ил, который состоит из сообществ аэробных микроорганизмов — минерализаторов ор- ганического вещества. Во вторичных отстойниках происходит отделение бактериальной пленки от чистой воды. В таких биофильтрах и аэротен- ках устраняется более 90% загрязнений органическими веществами.

Бытовые сточные воды могут содержать патогенные микроорганиз- мы, поэтому их обеззараживают жидким хлором или хлорной известью. Работа очистных сооружений и установок на предприятиях контро-

лируется законом об охране окружающей среды.

 

О А О

Дефицит               • Бережное расходование пресной воды, пресной воды.                 своевременная и действенная очистка Разбавление отходов.            сточных вод, охрана водных ресурсов Поверхностно-актив-                                                     сокращают их дефицит и увеличивают ные вещества (ПАВ).                                                  возможности их использования.

Синтетические моющие средства (CMC).