Контрольная работа по дисциплине "Экология"

 В мировом масштабе  в качестве основного загрязнителя  гидросферы сегодня выступают  нефть и нефтепродукты, попадающие  в водную среду в результате  добычи нефти, ее транспортировки,  переработки и использования  в качестве топлива и промышленного  сырья. Среди других продуктов  промышленного производства особое  место по своему отрицательному  воздействию на водную среду  занимают детергенты — очень  токсичные синтетические моющие  вещества. Они плохо поддаются  очистке, а между тем в водоемы  их попадает не менее половины  от начального количества. Детергенты  часто образуют в водоемах  слои пены, толщина которых на  шлюзах и порогах достигает  1 м и более. «Коварными» промышленными отходами, загрязняющими воду, являются тяжелые металлы: ртуть, свинец, цинк, медь, хром, олово и др., а также радиоактивные элементы. Особую опасность для водной среды представляет ртуть (метилртутные фракции).

 Одним из наиболее  значительных источников загрязнения  водных ресурсов становится сельское  хозяйство. Это проявляется прежде всего в смыве удобрений и попадании их в водоемы. В науке широко известен эффект эвтрофикации (или доступ к чистой воде городского (А) и сельского (Б) населения в отдельных регионах эфтрофирования) водоемов вследствие загрязнения их азотными и фосфорными удобрениями. Нитраты и фосфаты служат своеобразными удобрениями для водных растений. В результате водоемы пышно «цветут», резко увеличиваются кормовые ресурсы (фитопланктон, микроводоросли поверхностного слоя), затем возрастает количество рыбы, ракообразных и других организмов. Однако со временем огромные толщи фитомассы отмирают, расходуя при этом все запасы кислорода. В водоеме интенсивно накапливается сероводород, а сам он, агонизируя, постепенно «умирает».

 Все чаще водные  ресурсы загрязняются гербицидами  и пес-тицидами. При этом степень их накопления и проявления токсичности в значительной степени зависит от гидродинамических и термических характеристик водного объекта. Например, в непроточном водоеме ядохимикат аккумулируется в донных отложениях, которые становятся источником хронического загрязнения. С повышением температуры токсическое воздействие практически всех ядохимикатов усиливается.

 Иногда в пищевых  цепях ихтиофауны наблюдается  своеобразный эффект усиления  концентрации ядохимикатов. Так,  если морской планктон содержит  одну единицу известного вещества  ДДТ, то мальки рыб — уже  25 единиц, хищная морская птица  — около 1500 единиц, а крупные  морские животные — намного  больше. Отметим также, что представители  ихтиофауны, отличающиеся большей  жирностью, представляют для человека  значительную опасность. Так,  в тканях рыб, выловленных в  Атлантике, Балтийском и Северном  морях и имеющих жирность менее  6—7%, хлороорганических пестицидов практически не обнаружено, в то же время в тканях рыб жирностью 15—20% эти пестициды присутствуют всегда.

 Специфическим видом  загрязнения гидросферы является  термическое. Когда электростанции употребляют воду для конденсации отработанного пара, они возвращают ее в водоем подогретой на 10—30 °С. Это приводит к уменьшению содержания кислорода в водной среде, увеличению токсичности имеющихся в ней загрязнителей, уменьшению доступа света к водной растительности, стимулированию роста вредных синезеленых водорослей и т. п.

 Остановимся несколько  подробнее на загрязнении водной  среды нефтяными углеводородами. Согласно многим источникам, ежегодно  в Мировой океан поступает  около 25—30 млн т этих веществ. Пути их попадания разные: 23% общих загрязнений нефтью и нефтепродуктами приходится на преступный сброс с судов промывочных и балластных вод; 28% — на приток с речными водами; 17% — на потери при переливе нефти с танкеров при загрузке; 16% — на береговые промышленные сточные воды; 10% — на атмосферные осадки; 5% — на катастрофы танкеров и 1% — на шельфовое бурение.

 Попавшая в морскую  среду нефть начинает растекаться,  стремясь попасть в мономолекулярный  слой. Однако практически всегда  образуются пятна (слитки) с чистой  нефтью в центре, тогда как  на периферии пятен появляется  нефтеводная эмульсия. Легкие фракции нефти быстро испаряются. Таким образом, испарение играет огромную роль в перераспределении углеводородов между океаном и атмосферой. Часто случающиеся катастрофы танкеров служат причиной серьезного загрязнения не только моря, но и атмосферы! Ос-тавшиеся после испарения высококипящие фракции нефти образуют смолистые «комки», способные погружаться на дно. Раньше этот эффект широко использовался с помощью диспергирующих агентов, погружающих нефть на дно. Однако впоследствии такой способ отвергли, так как диспергирующий агент (т. е. химикат) оказывался токсичнее самой нефти.

 Помимо растворения  и испарения нефть, оказавшись  в водной среде, подвергается  интенсивному фотохимическому и  биологическому окислению (при  этом для окисления 1 л нефти  требуется столько кислорода,  сколько его содержится в 400 ООО л воды). Нетрудно сделать  вывод, что это приводит к  обеднению морской фауны прибрежной  зоны (главным образом из-за потери  кислорода).

 Наиболее легко растворимой  в водной среде частью нефти  являются ароматические углеводороды, которые, кстати, считаются и наиболее  токсичными. Именно они представляют  смертельную опасность для рыб,  особенно мальков. Чрезвычайно  токсично также дизельное топливо,  загрязняющее в первую очередь  портовые акватории вследствие  халатности (а нередко — и преступных  действий) команд судов.

 Особенно чувствительны  к нефтяному загрязнению пернатые. Попытки их спасти, как правило,  безуспешны, поскольку оперение  птиц хотя и гидрофобно, но лишено защиты от нефти и нефтепродуктов. Иногда птице достаточно нефтяного пятна в 2—3 см², чтобы она погибла. При попытке птицы очиститься клювом, эти продукты попадают к ней в желудок и летальный исход неизбежен. Гибнут также иглокожие, лангусты, креветки и многие другие моллюски.

 Долговременные экологические  последствия загрязнения Океана  и вообще всей гидросферы нефтью  и нефтепродуктами изучены пока  недостаточно. Есть аспекты, которые  еще ждут своего исследования. Так, известно, что нефть и нефтепродукты  всегда содержат полициклические  ароматические углеводороды (ПАУ), отличающиеся  канцерогенной активностью. До  сих пор считалось, что главным  источником таких особо опасных  веществ является отработанное  машинное масло, попадающее в  водную среду с судов. Однако  в последние годы в науке  сформировалась точка зрения, согласно  которой некоторые морские организмы  могут не только аккумулировать  ПАУ, но и синтезировать их  из сырой нефти. Если в дальнейшем  это подтвердится, то проблем  только прибавится.

Виды загрязнения  вод:

Химическое загрязнение  — наиболее распространенное, стойкое  и далеко распространяющееся. Оно  может быть:

- органическим (фенолами, нафтеновыми кислотами, пестицидами и др.);

- неорганическим (солями, кислотами, щелочами);

- токсичным (мышьяком; соединениями  ртути, свинца, кадмия и др.);

- нетоксичным.

Бактериальное загрязнение  выражается в появлении в воде патогенных бактерий, вирусов (до 700 видов), простейших, грибов и др. Этот вид  загрязнений носит временный  характер.

Содержание в воде, даже при очень малых концентрациях, радиоактивных веществ вызывает радиоактивное загрязнение природных  источников, среди которых наиболее вредными являются долгоживущие радиоактивные элементы, обладающие повышенной способностью к передвижению в воде (стронций-90, уран, радий-226, цезий и др.). Радиоактивные элементы попадают в поверхностные водоемы со сбрасываемыми радиоактивными отходами, при захоронении отходов на дне и др. В подземные воды радиоактивные элементы поступают в результате выпадения их на поверхность Земли в виде радиоактивных продуктов и отходов, а затем — просачивания в глубь Земли вместе с атмосферными водами, а также в результате взаимодействия подземных вод с радиоактивными горными породами.

Механическое загрязнение  характеризуется попаданием в воду различных механических примесей (песка, шлама, ила и др.), а также твердых  отходов (мусора), остатков лесосплава, которые могут значительно ухудшать органолептические показатели вод.

Тепловое загрязнение  связано с повышением температуры  вод в результате их смешивания с  более нагретыми поверхностными или технологическими водами, что  приводит к изменению газового и  химического состава вод, к размножению  анаэробных бактерий, росту гидробионтов и выделению ядовитых газов —  сероводорода, метана. Одновременно происходит цветение воды, а также ускоренное развитие микрофлоры и микрофауны. По существующим санитарным нормам температура  водоема не должна повышаться более  чем на 3°С летом и 5°С зимой.

3. Очистка газовоздушных выбросов от токсичных газов и паров.

3.1Промышленная и санитарная очистка

• Способы борьбы с загрязнением атмосферы основаны на применении конкретных приемов: совершенствования технологических процессов (работа по замкнутому циклу, безотходные технологии);
• снижения до минимума количества отходов комплексным использованием сырья (на нефтехимических и металлургических предприятиях сооружают сернокислотные цеха, используя выбрасываемый сернистый ангидрид);
• внедрения прогрессивных методов горения (бездымное тушение кокса);
• использования для газообразных выбросов высоких дымовых труб, чтобы снизить концентрацию вредных веществ у поверхности земли. Но использование высоких труб приводит к загрязнению удаленных районов. Коренное решение этого вопроса заключается в эффективной очистке от вредных газов и пыли до их выброса в атмосферу. В зависимости от дисперсного состава пыли, влажности и других факторов применяют соответствующий тип пылеуловителя. При этом основным критерием является степень очистки и экономические затраты (стоимость оборудования, монтажа, потребной электроэнергии, эксплуатационных и амортизационных расходов).

Промышленная  очистка - это очистка газов с целью последующей утилизации или возврата в производство отделенного газа или превращенного в безвредное состояние продукта (ГОСТ 17.2.1.04 - 77). Этот вид очистки является необходимой стадией технологического процесса при этом технологическое оборудование связано друг с другом материальными потоками в соответствии с обвязкой аппаратов. При организации любого производства, и в особенности мало- и безотходного промышленная и санитарная очистка газовоздушных выбросов - необходимая стадия технологической схемы.

Промышленные способы  очистки газовых выбросов от газо- и парообразных токсичных примесей можно разделить на три основные группы:

1) абсорбция жидкостями;

2) адсорбция твердыми  поглотителями;

3) каталитическая очистка.

Абсорбция - это процесс  поглощения газов или паров из газовых или паровых смесей жидкими  поглотителями - абсорбентами. Различают  физическую и химическую абсорбцию. При физической абсорбции молекулы поглощаемого вещества (абсорбтива) не вступают с молекулами абсорбента в химическую реакцию. При этом над раствором существует определенное равновесное давление компонента. Процесс абсорбции проходит до тех пор, пока парциальное давление целевого компонента в газовой фазе выше равновесного давления над раствором.

При химической абсорбции  молекулы абсорбтива вступают в химическое взаимодействие с активными компонентами абсорбента, образуя новое химическое соединение. При этом равновесное давление компонента над раствором ничтожно мало по сравнению с физической абсорбцией и возможно полное его извлечение из газовой среды.

Процесс абсорбции является избирательным и обратимым. Избирательность - это поглощение конкретного целевого компонента (абсорбтива) из смеси при помощи абсорбента определенного типа. Процесс является обратимым, так как поглощенное вещество может быть снова извлечено из абсорбента (десорбция), а абсорбтив снова может быть использован в процессе.

Метод абсорбции заключается  в разделении газовоздушной смеси на составные части путем поглощения одного или нескольких газовых компонентов поглотителем (абсорбентом) с образованием раствора. Состав абсорбента выбирается из условия растворения в ней поглощаемого газа. Например, для удаления из технологических выбросов таких газов, как аммиак, хлористый водород и др., целесообразно применять в качестве поглотительной жидкости воду. Для улавливания водяных паров используют серную кислоту, а ароматических углеводородов (из коксового газа) - вязкие масла.

Установки, реализующие метод  абсорбции, называются абсорберами. В  абсорберах жидкость дробится на мелкие капли для обеспечения более  высокого контакта с газовой средой. В орошаемом скруббер-абсорбере насадка размещается в плоскости вертикальной колонны. В качестве насадки используют кольца с перфорированными стенками, изготавливаемыми из металла, керамики, пластмассы и других материалов с максимальной коррозионной устойчивостью. Орошение колонн абсорбентом осуществляется из разбрызгивателей. Загрязненный газ поступает снизу и направляется вверх, подвергаясь непрерывной очистке.