Гидросфера и правовые нормы

Министерство образования Республики Беларусь

Витебский государственный технологический университет

Контрольная работа

по дисциплине "Основы экологии"

Вариант 7

Студента группы КДс 10

Сухих Михаила Александровича

№ зач. книжки 08887

Витебск 2009

1. Гидросфера. Общая характеристика. Антропогенное загрязнение. Нормирование основных параметров воды

Гидросфера - водная оболочка Земли, включающая океаны, моря, реки, озера, подземные воды и ледники, снеговой покров, а также водяные пары в атмосфере. Гидросфера Земли на 94% представлена солеными водами океанов и морей, более 75% всей пресной воды законсервировано в полярных шапках Арктики и Антарктиды (табл.1).

Табл.1. Распределение водных масс в гидросфере Земли

Часть гидросферы	Объем воды, тыс. км3	Доля в общем объеме вод,%
Мировой океан	1 370 000	94,1
Подземные воды	60 000	4,1
Ледники	24 000	1,7
Озера	280	0,02
Вода в почве	80	0,01
Пары атмосферы	14	0,001
Реки	1,2	0,0001

Вода на Земле присутствует во всех трех агрегатных состояниях, однако наибольший объем ее приходится на жидкую фазу, которая весьма значима для формирования других особенностей планеты. Весь природный водный комплекс функционирует как единое целое, находясь в состоянии непрерывного движения, развития и обновления. Поверхность Мирового океана, занимающая около 71% земной поверхности, расположена между атмосферой и литосферой. Поперечник Земли, т.е. ее экваториальный диаметр, составляет 12 760 км, а средняя глубина океана в его современном ложе - 3,7 км. Следовательно, толщина слоя воды в жидком состоянии в среднем составляет лишь 0,03% земного диаметра. В сущности, это тончайшая водяная пленка на поверхности Земли, но, как озоновый защитный слой, играющая исключительно важную роль в биосферной системе.

Без воды не могло бы быть человека, животного и растительного мира, так как большинство растений и животных состоит в основном из воды. Кроме того, для жизни необходимы температуры в диапазоне от 0 до 100° С, что соответствует температурным пределам жидкой фазы воды. Для многих живых существ вода служит средой обитания. Таким образом, главнейшей особенностью гидросферы является изобилие жизни в ней.

Велика роль гидросферы в поддержании относительно неизменного климата на планете, поскольку она, с одной стороны, выступает как аккумулятор тепла, обеспечивая постоянство средней планетарной температуры атмосферы, а с другой - за счет фитопланктона продуцирует почти половину всего кислорода атмосферы.

Водная среда используется для лова рыбы и других морепродуктов, сбора растений, добычи подводных залежей руды (марганца, никеля, кобальта) и нефти, перевозки грузов и пассажиров. В производственной и хозяйственной деятельности человек применяет воду для очистки, мытья, охлаждения оборудования и материалов, полива растений, гидротранспортировки, обеспечения специфических процессов, например выработки электроэнергии и т.п.

Важным обстоятельством, присущим водной среде, является то, что через нее в основном передаются инфекционные заболевания (примерно 80% всех заболеваний). Простота процесса затопления по сравнению с другими видами захоронения, недоступность глубин для человека и кажущаяся изолированность воды привели к тому, что человечество активно использует водную среду для сброса отходов производства и потребления. Интенсивное антропогенное загрязнение гидросферы ведет к серьезным изменениям ее геофизических параметров, губит водные экосистемы и потенциально опасно для человека.

Экологическая угроза гидросфере поставила перед международным сообществом задачу принятия срочных мер по спасению среды обитания человечества. Их особенностью является то, что ни одно государство в отдельности даже с помощью строгих мер не способно справиться с экологической угрозой. Поэтому необходимо международное сотрудничество в этой области, принятие оптимальной экологической стратегии, включающей концепцию и программу совместных действий всех стран. Эти меры должны соответствовать принципам современного международного права.

 

1.1 Загрязнение окружающей среды

Загрязнение окружающей среды - нежелательное изменение её свойств в результате антропогенного поступления различных веществ и соединений. Источники загрязнения среды различны:

Добыча природных ресурсов

Возвращение в природу огромной массы отходов хозяйственной деятельности человека.

Загрязнение гидросферы

Загрязнение атмосферы

Радиоактивное загрязнение

1.2 Загрязнение гидросферы

Загрязнение гидросферы происходит прежде всего в результанте сброса в реки, озера и моря промышленных, сельскохозяйственных и бытовых сточных вод. Согласно расчетам ученых, в конце XX в. для разбавления сточных вод может потребоваться 25 тыс. км пресной воды, или практически все реально доступные ресурсы такого стока! Нетрудно догадаться, что именно в этом, а не столько в росте непосредственного водозабора главная причинна обострения проблемы пресной воды.

К числу сильно загрязнённых относятся многие реки - Рейн, Дунай, Сена, Огайо, Волга, Днепр, Днестр и др. Растёт загрязнение мирового океана, при этом наиболее загрязнены внутренние моря - Средиземное, Северное, Балтийской, Внутреннее Японское, Яванское, а также Бискайский, Персидский и Мексиканский заливы.

1.3 Санитарные правила и нормы

Уже официально опубликован новый (2002 г) СанПиН к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения (СанПиН 2.1.4 1074-01), а также к качеству воды, фасованной в емкости (СанПиН 2.1.4 1116-02).

СанПиН 2.1.4 559-96 "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества". был утвержден постановлением Госкомсанэпиднадзора РФБот 24.10 1996 г. и введен в действие с 1 июля 1997 года.

Принятие этого документа явилось серьезным прорывом в деле контроля за качеством питьевой воды в России, так как он был создан на основе последних разработок и данных российских ученых и с учетом рекомендаций ВОЗ. СанПиН устанавливает гигиенические требования к питьевой воде, нормирует содержание вредных химических веществ, наиболее часто встречающихся в природных водах, а также поступающих в источники водоснабжения в результате хозяйственной деятельности человека, определяет органолептические и некоторые физико-химические параметры питьевой воды.

Здесь необходимо отметить, что вопреки бытующему (все еще) мнению об отсталости нашей нормативной базы, по большинству параметров российский СанПиН удовлетворяет рекомендациям ВОЗ и не уступает зарубежным стандартам, а кое в чем их даже и превосходит.

Остается только объяснить значение двух последних столбцов в таблицах из разделов "Неорганические примеси" и "Органические примеси".

Столбец "Показатель вредности". В нем указан лимитирующий признак вредности веществ, по которому установлен норматив.

с. т. - санитарно-токсикологический (воздействует на организм);

орг. - органолептический (воздействует на потребительские качества воды), может быть снабжен расшифровкой характера такого воздействия:

зап. - изменяет запах воды;

окр. - придает воде окраску;

пен. - вызывает образование пены;

пл. - образует пленку на поверхности воды;

прив. - придает воде привкус;

оп. - вызывает опалесценцию.

Столбец "Класс опасности". В нем указан показатель, характеризующий степень опасности для человека веществ, загрязняющих питьевую воду. Вещества делятся на следующие классы опасности:

Класс опасности	Характеристика
1 класс	чрезвычайно опасные
2 класс	высокоопасные
3 класс	опасные
4 класс	умеренно опасные

Знание класса опасности загрязняющих веществ крайне важно, так как они могут обладать кумулятивном эффектом. Это означает, что несколько особо вредных веществ, даже если содержание каждого из них не превышает предельно допустимой концентрации (ПДК), могут в совокупности сделать воду опасной. То есть вода, формально удовлетворяющая нормам по всем отдельным параметрам, в целом может оказаться не пригодной для питья.

Поэтому при обнаружении в питьевой воде нескольких химических веществ, относящихся к 1 и 2 классам опасности и нормируемых по санитарно-токсикологическому признаку вредности, определяют сумму отношений фактических концентраций каждого из них к величине его ПДК. Эта сумма не должна превышать 1 (единицу).

Качество воды характеризуется ее свойствами.

1. Водородный показатель (рН, ед рН) - это десятичный логарифм концентрации ионов водорода, взятый с обратным знаком. Для всего живого в воде минимально возможная величина рН = 5, в питьевой воде допускается рН 6,0-9,0, в воде водоемов хозяйственно - питьевого и культурно-бытового водопользования - 6,5-8,5. Величина рН природной воды определяется, как правило, соотношением концентраций гидрокарбонатных анионов и свободного СО2

2. Общая жесткость - это совокупность концентраций ионов магния и кальция. В зависимости от величины общей жесткости воды различают воду очень мягкую (0 - 1,5 мг-экв/л), мягкую (1,5 - 3 мг-экв/л), средней жесткости (3 - 6 мг-экв/л), жесткую (6-9 мг-экв/л), очень жесткую (более 9 мг-экв/л). Оптимальной физиологический уровень жесткости составляет 3,0-3,5 мг-экв/л. Постоянное употребление внутрь воды с повышенной жесткостью приводит к накоплению солей в организме и, в конечном итоге, к заболеваниям суставов (артриты, полиартриты), к образованию камней в почках, желчном и мочевом пузырях. Жесткость выше 4,5 мг-экв/л приводит к интенсивному накоплению осадка в системе водоснабжения и на сантехнике, мешает работе бытовых приборов. Согласно инструкции по эксплуатации бытовой техники жесткость воды не должна превышать 1,5-2,0 мг-экв/л.

3. Хлориды. Содержание хлоридов в природных водах колеблется в широких пределах (от долей миллиграмма до нескольких граммов на литр) и обусловлено вымыванием солесодержащих пород или сбросом в водоемы промышленных и бытовых сточных вод. Наличие в воде хлоридов более 350 мг/л придает ей солоноватый привкус и приводит к нарушению пищеварительной системы у людей.

4. Сульфаты. Содержание сульфатов в природных водах колеблется в широких пределах (от долей миллиграмма до нескольких граммов на литр) и обусловлено вымыванием солесодержащих пород или сбросом в водоемы промышленных и бытовых сточных вод. Наличие в воде сульфатов более 500 мг/л придает ей солоноватый привкус и приводит к нарушению работы пищеварительной системы у людей.

5. Нитраты. Нитраты содержатся главным образом в поверхностных водах. Нитраты в концентрации более 20 мг/л оказывают токсическое действие на организм человека. Постоянное употребление воды с повышенным содержанием нитратов приводит к заболеваниям крови, сердечно-сосудистой системы, вызывает метгемоглобинемию у детей.

6. Сульфиды (сероводород). Встречаются в основном в подземных источниках воды, образуясь в результате процессов восстановления и разложения некоторых минеральных солей (гипса, серного колчедана др.). В поверхностных водах сероводород почти не встречается, т.к легко окисляется. Появление его в поверхностных источниках может быть следствием протекания гнилостных процессов или сброса неочищенных сточных вод. Наличие в воде сероводорода придает ей неприятный запах, интенсифицирует процесс коррозии трубопроводов и вызывает их зарастание вследствие развития серобактерий.

7. Железо. Содержание железа в воде выше норматива способствует накоплению осадка в системе водоснабжения, интенсивному окрашиванию сантехнического оборудования. Железо придает воде неприятную красно-коричневую окраску, ухудшает ее вкус, вызывает развитие железобактерий, отложение осадка в трубах и их засорение. Эти обрастания вторично ухудшают органолептические свойства воды за счет слизеобразования, присущего железобактериям. Высокое содержание железа в воде приводит к неблагоприятному воздействию на кожу, может сказаться на морфологическом составе крови, способствует возникновению аллергических реакций.

8. Марганец. По данным ВОЗ, содержание марганца в питьевой воде до 0,5 мг/л не приводит к нарушению здоровья человека. Однако присутствие марганца в таких концентрациях может быть неприемлемым для водопотребителей, поскольку вода имеет металлический привкус и окрашивает ткани при стирке. Присутствие марганца в питьевой воде может вызывать накопление отложений в системе распределения. Даже при концентрации 0,02 мг/л марганец часто образует пленку на трубах, которая отслаивается в виде черного осадка.

9. Окисляемость перманганатная - общая концентрация кислорода, соответствующая количеству иона перманганата (MnO-4), потребляемому при обработке данным окислителем пробы воды. Характеризует меру наличия в воде органических и окисляемых неорганических веществ. Этот параметр в основном предназначен для оценки качества водопроводной воды. Значение перманганатной окисляемости выше 2 мгО2/л свидетельствует о содержании в воде легко окисляющихся органических соединений, многие из которых отрицательно влияют на печень, почки, репродуктивную функцию организма. При обеззараживании такой воды хлорированием образуются хлоруглеводороды, значительно более вредные для здоровья населения (например, хлорфенол).

10. Аммоний (по NH+4) (азот аммонийный). Конечный продукт разложения белковых веществ - аммиак. Наличие в воде аммиака растительного или минерального происхождения не опасно в санитарном отношении. Если же аммиак образуется в результате разложения белка сточных вод, такая вода непригодна для питья. Превышение в питьевой воде ПДК по содержанию аммония может свидетельствовать о попадании фекальных стоков или органических удобрений в источник. По данным ВОЗ, содержание аммония не должно превышать 0,5 мг/л. Постоянный прием внутрь воды с повышенным содержанием аммония вызывает хронический ацидоз и изменения в тканях. Кроме того, аммиак (в виде газа) раздражает конъюнктиву глаз и слизистые оболочки.

11. Щелочность (потребление кислоты аликвотной частью образца воды при титровании 0,05н НС1). Под общей щелочностью воды подразумевается сумма содержащихся в воде гидроксильных ионов ОН и анионов слабых кислот, например угольной (НСО-3 и СО-2/3)

12. Кремний. Кремневая кислота относится к слабым минеральным кислотам, соли которых присутствуют в природной воде. В некоторых реках, а также в скважинах диоксид кремния присутствует в виде чрезвычайно мелко диспергированных коллоидных частиц.

13. Сухой остаток. Минерализация воды характеризуется двумя аналитически определяемыми показателями - сухим остатком и жесткостью. Сухой остаток определяется термогравиметрическим методом (выпаривание пробы воды на водяной бане и высушивания чашки при 105°С. В процессе обработки из пробы удаляются летучие компоненты и вещества, разлагающиеся с образованием летучих компонентов. Для гигиенистов сухой остаток служит ориентиром содержания в воде неорганических солей.

14. Кислород растворенный. Кислород присутствует в природной воде в результате его растворения при контакте воды с воздухом. Концентрация растворенного О ²резко снижается с повышением температуры воды. Так, при температуре 20 °С растворимость составляет 9080 мкг/кг, при 60 °С - 4700 мкг/кг, при 80 °С - 1500 мкг/кг.

15. Углекислый газ. Углекислый газ присутствует в природной воде как в результате его растворения из воздуха, так и за счет протекания в воде и почве различных биохимических процессов. Равновесная концентрация СО2 в воде также значительно снижается с ростом температуры. Так, при 20 °С растворимость составляет 500 мкг/кг, при 60 - 190 мкг/кг, при 80 - 100 мкг/кг. Растворенный в воде углекислый газ образует угольную кислоту СО 2+Н2О→Н2СО3, которая диссоциирует с образованием бикарбонатных и карбонатных ионов: Н2СО3 - >Н⁺+ НСО-3 НСО-3-> Н⁺+ СО-23 Соотношение между концентрациями различных форм угольной кислоты в воде зависит от pН и температуры.

16. Хлор остаточный. С уровнем избыточного, или так называемого остаточного, хлора в воде связывают в настоящее время представление о надежности обеззараживания. Поскольку хлорирование воды проводят хлором, находящимся в воде в свободной или связанной форме, остаточные его количества присутствуют в воде в виде свободного (хлорноватистая кислота, гипохлоритный ион) или связанного (хлораминового) хлора. В силу бактерицидной активности этих форм хлора различны и нормативы их содержания в питьевой воде (для свободного хлора - 0,3-0,5 мг/л, для связанного - 0,8-1,2 мг/л). Все соединения активного хлора обладают очень сильным бактерицидным действием, но если их концентрация больше нормативов, то они вызывают раздражение кожи, слизистых оболочек, дыхательных путей. Известно также, что при хлорировании воды образуется НСlO которая взаимодействует с железом, образуя растворимые соли, что повышает коррозионную активность такой воды.

17. Медь и её соединения широко распространены в природе, поэтому их часто обнаруживают в природных водах. Концентрации меди в природных водах обычно составляют десятые доли мг/л, в питьевой воде могут увеличиваться за счет вымывания из материалов труб и арматуры, особенно мягкой, активной водой. Свойства меди в воде зависят от значения рH воды, концентрации в ней карбонатов, хлоридов и сульфатов. Медь придает воде неприятный вяжущий привкус в низких концентрациях (более 1,0 мг/л).

18. Алюминий. Высокие концентрации алюминия в природной воде встречаются нечасто и зависят от многих факторов (рН, наличия и концентрации комплексообразователей, окислительно - восстановительный потенциал системы, загрязнение промышленными сточными водами). В основном источником поступления алюминия в водопроводную воду являются коагулянты на основе солей алюминия.

Имеются сведения о нейротоксичности алюминия, его способности накапливаться при определенных условиях в нервной ткани, печени и жизненно важных областях головного мозга.

Опыт работы лаборатории по анализу качества воды показал, что к наиболее распространенным загрязнителям воды (содержание компонентов превышает нормативы), скажем в Московской области, можно отнести железо, марганец, сульфиды, фториды, соли кальция и магния, органические соединения.

Таким образом, чтобы ответить на вопрос о пригодности воды для питья необходимо оценить образец как минимум по вышеуказанным параметрам.

2. Правовое регулирование природопользования 2.1 Современное состояние природных ресурсов и пути их рационального использования

Природопользование как совокупность всех форм эксплуатации природно-ресурсного потенциала и мер по его сохранению. Природопользование рациональное и нерациональное. Основные положения рационального природопользования.

Понятие о ресурсах. Ресурсы материальные, трудовые, природные (естественные). Классификация природных ресурсов по источникам (естественная), сфере использования (экономическая), исчерпаемости и возобновляемости (экологическая), рынку сбыта (рыночная).

Ресурсы атмосферные, газовые. Кислород, углекислый газ, озон. Основные источники кислорода и углекислого газа в атмосфере. Планетарная роль биоты в регулировании ее химического состава. Последствия изменения химического состава атмосферы. Оценка роли парниковых газов (углекислый газ, пар, метан, фреоны, закись азота) в изменении температурного режима биосферы. Понятие о парниковом эффекте. Прогнозы и последствия глобального антропогенного изменения климата. Озон. Его планетарное значение. Функциональные различия тропосферного и стратосферного озона. Роль антропогенных загрязнителей атмосферы в нарушении озонового экрана. Озоновые "дыры".

Основные источники загрязнения атмосферы. Химические и физические загрязнители. Химические превращения загрязняющих веществ в атмосфере. Кислотные дожди. Влияние кислотных осадков на окружающую среду и здоровье человека.

2.2 Пути решения проблемы загрязнения атмосферы

Ресурсы водные. Современное состояние Мирового океана. Антропогенные воздействия на океан. Основные источники загрязнения материковых и океанических вод. Загрязнители минеральные, органические, бактериальные и биологические. Нефтяное загрязнение. Загрязнение вод ртутью и другими тяжелыми металлами, пестицидами, моющими средствами, минеральными удобрениями, токсическими и мутагенными соединениями, радиоактивными отходами. Тепловое загрязнение вод.

2.2.1 Эвтрофикация водоемов. Бытовые и промышленные сточные воды

Защита материковых и океанических вод от загрязнения. Способы физического, химического и биологического самоочищения морских экосистем. Роль микробиологического окисления и биоседиментации в самоочищении.

Ресурсы литосферы. Почвенно-земельные ресурсы. Утомление, эрозия (водная, ветровая), уплотнение, мелиорация, засоление и загрязнение почв. Опустынивание земель в связи с сокращением естественного растительного покрова, неумеренным выпасом, интенсивной системой земледелия. Ядохимикаты, минеральные удобрения и почва. Современная проблема гумуса. Почвы Беларуси. Современное состояние. Проблема мелиорированных торфяных почв. Засоление почв.

Пути и методы защиты почв. Система противоэрозионных мероприятий: агротехнических, лесомелиоративных, гидротехнических и организационно-хозяйственных. Уменьшение потерь почвенных ресурсов при гидростроительстве, разработке недр. Анализ системы земледелия.

Ресурсы минеральные. Современные темпы роста их потребления. Предпосылки сырьевого кризиса. Основные резервы увеличения объема ресурсов минерального сырья: ресурсосберегающие технологии, комплексное использование месторождений полезных ископаемых, сокращение потерь при добыче и переработке. Использование вторичных ресурсов. Совершенствование существующих и разработка новых методов добычи, обогащения и переработки минерального сырья.

Ресурсы энергетические. Возобновляемые и невозобновляемые виды энергии. Энергетика на органическом топливе. Возобновляемые нетрадиционные виды энергии. Энергия океана, ветра. Геотермальная энергетика. Солнечная энергетика. Ядерная энергетика и ее ресурсы. Пути решения энергетической проблемы. Экологические последствия использования разных видов энергии. Атомная энергетика и проблема безопасности.

Биологические ресурсы. Ресурсы живой природы, служащие источниками и предпосылками получения необходимых человеку материальных и духовных благ. Промысловые объекты, культурные растения и домашние животные, живописные ландшафты, микроорганизмы.

В области сосредоточено 29% общих запасов торфа, разведанных в республике, эксплуатируется 3400 их месторождений, геологические запасы его оцениваются в более чем 1 млрд. тонн.