Экология

Колледж Комитент

Сервисное отделение

Реферат

На тему: Потребление и загрязнение поверхностных вод и радиоактивное загрязнение

Выполнила: студентка группы ТО-212

Граханова А. В.

Проверил: Зыбалов В. С.

Челябинск 2004

План

1. Водопотребление на Южном Урале

2. Загрязнение вод промышленными сбросами

3. Загрязнение озер области

4. Радиоактивное загрязнение

Водопотребление на Южном Урале

Сохранилось очень мало достоверных сведений о состоянии наших рек, озер в XVIII-XIX веках. Постоянных наблюдений за ними не велось, и лишь записки отдельных краеведов, путешественников дают нам представление о том, что представление собой поверхностные воды Южного Урала в прошлом.

Реки, судя по ними, были гораздо многоводнее. Сегодня достаточно многоводными можно считать лишь крупные реки западного склона Урала. Большинство рек бассейна Тобола и Урала, считающиеся средними по величине, зачастую представляют собой небольшие ручейки, которые можно перейти вброд, особенно ниже плотин. Они значительно измельчали.

Промышленное использование рек Южного Урала началось XVIII столетии в связи с развитием здесь металлургии и горных промыслов. На реках начали создавать пруды, регулируя таким образом часть их стока. Вода использовалась для привидения в действие различных заводских механизмов, для охлаждения. Первые заводские пруды появились в северной и западной частях области: на реке Уфе для Нязепетровского завода – в 1747 году, на реке Ай для Златоустовского завода – в 1754 году, на реке Сим – в 1759 году и другие. Небольшие пруды строились для мельниц, которые были практически в каждом крупном селе. Их были сотни. Только в степной зоне области да 1924 года работало около 100 водяных мельниц. Некоторые из них действовали до 50-х годов нашего столетия.

Одной из главных проблем водопользования на Южном Урале была и остается проблема регулирования стока рек. Экологически ненормируемая зарегулированность стока приводит к гибели малых и даже средних рек, особенно в маловодные годы.

Зарегулированность влияет на водообмен. Известно, что в реках объем воды может полностью обновиться в среднем за 15 – 20 суток. Вода средней, а тем более крупной реки, даже пройдя через такой промышленный центр, как Челябинск, может самоочиститься на расстоянии в несколько десятков километров при условии значительного и незарегулированного стока. Плотины нарушают эту способность к самоочищению или весьма удлиняют сроки самоочистки. Вот почему так важно, создавая вдвоем, учитывать экологические возможности той или иной реки, структуру возможности той или иной реки, структуру ее водного баланса. Приходная часть этого баланса – осадки, выпадающие на площади бассейна. Расходная часть – поверхностный и подземный стоки, испарения.

В Челябинской области в середине 90-х годов насчитывалось 378 водохранилищ, построенных для нужд промышленности, сельского хозяйства и рыбоводства, из них крупных (емкостью более 10 млн. куб. м) – 19; средних (1-10 млн. куб. м) – 101; малых (0,5 – 1 млн. куб. м) – 51. Большая часть (207 водохранилищ) имеет емкость до 50 млн. куб. м.

Основное количество малых и средних водоемов построено на малых реках (около 70%). Некоторые из них построены так называемым “хозяйственным способом” – без проектов и экологических экспертиз, что часто приводит к разрушению плотин, дамб в весенней паводок и вредит речной фауне и флоре.

Многолетнее регулирование стока осуществляется только на 70 гидросооружениях, что для такой области как Челябинская, явно не достаточно.

Суммарный объем воды в водохранилищах, прудах области составляет 3,2 куб. км. Это почти 50% водных ресурсов области в средний по водности год (6,6 куб. км). На долю мелких сельских водоемов приходится около 828 млн. куб. м воды.

Промышленные предприятия были и остаются основными водопотребителями. Все крупные предприятия имеют возвратные и даже замкнутые системы водопотребления, однако какое-то количество загрязнений воды попадает в реки и озера и оказывает вредное влияние на окружающую среду.

Применяемые технологические схемы включают в себя водоподготовку (очистка, добавки), использование воды, очистку использованной воды, водоотведение. Вода используется как сырье (пищевая промышленность), растворитель, теплоноситель, переносчик механических и растворенный примесей. В теплоэнергетике, металлургии, машиностроении вода более всего используется для охлаждения. В Челябинской области основными потребителями воды являются предприятия металлургии, энергетики, углеобогатительной фабрики. Водопотребление в каждой из отраслей и на каждом предприятии очень разное.

Основная экологическая проблема, связанная с промышленным водопотреблением, – очистка использованной воды, промышленных стоков. Существующие технологии весьма дороги, несовершенны и не приводят к полной очистке. Особо следует сказать о сбросе теплой воды (Троицкая ГРЭС, Южноуральская ГРЭС и другие). По существующим нормативам сброс теплых вод не должен повышать естественную температуру в водоеме летом более чем на 3 0 С, а зимой чем на 50 С. Теплая вода способствует росту рыбных запасов, однако она же может способствовать зарастанию водохранилищ, нарушению их экосистем.

В сельском хозяйстве основной объем воды расходуется га орошение, полив и в животноводстве. Орошаемых земель в области в 1996 году насчитывалось 100 тыс. га. Подавляющие большинство их сосредоточено в южных степных, маловодных районах.

Коммунально-бытовые службы обеспечивают жизнедеятельность городов и других населенных пунктов. Основные требования, предъявляемые к используемой воде, – высокая степень чистоты, соответствие определенным химическим показателям (рН, минерализация, содержание тяжелых металлов и прочее) и биологическим требованиям (наличие тех или иных видов бактерий).

Спецификой водопотребления коммунально-бытовой службы является относительно равномерный забор воды в течении года (в теплое время года потребление воды увеличивается на 15-20 %) и неравномерное ее потребление в течении суток (днем потребляется около 70% воды).

От водозаборов вода идет по магистральным водоводам, а затем подается в разветвленные городские сети. В коммунально-бытовой службе области стоит на учете 788 хозяйственно-питьевых водопроводов, из которых около 37% не вполне отвечают санитарным нормам и правилам. Около 6% водопроводов в Троицке, Златоусте, Карабаше, Миассе, ряде районов не имеют необходимого комплекса очистных сооружений.

Водоснабжение целого ряда поселков, особенно расположенных в сельской местности, часто осуществляется за счет гидроскважин. Их более 1300. Техническое и санитарное состояние большинства из них сегодня не отвечает нормативам.

Загрязнение вод промышленными и бытовыми сбросами

В 1996 году в реки области было сброшено 937,5 млн. куб. м сточных вод, их которых 775 млн. куб. м (82,7%) оказались загрязненными. Вот как эти стоки распределялись по бассейнам рек:

Бассейн

Сброшено сточных вод, млн. куб. м

В том числе загрязненных, млн. куб. м

Основной загрязнитель

Реки Камы

Реки Урала

Реки Тобола

247

180

511

178

141

456

БПК, нефтепродукты, взвешенные частицы

БПК, нефтепродукты, взвешенные частицы, нитраты

Взвешенные частицы, хлориды, соединения азота

Как видно из таблицы, основными загрязнителями воды являются органические вещества, для переработки которых требуется кислород. В воде органика перерабатывается бактериями, поглощающими кислород. Запасы кислорода в воде при этом, естественно, истощаются и наступает кислородное голодание, гибельное для всего живого.

Большой вред могут принести растворенные в воде неорганические химические вещества – кислоты, соли, соединения токсичных (тяжелых) металлов – свинца, меди, цинка, ртути и других. Высокое содержание этих веществ может нанести вред популяциям рыб и другой водной фауне; может снизить урожайность на полях (при поливе), усилить коррозию металлов и, наконец, вызвать отравление людей и животных.

Растворенные в воде соединения нитратов и фосфатов (неорганические питательные вещества) могут вызывать чрезмерный рост и размножение водных растений, которые, отмирая и разлагаясь, поглощают из воды кислород. Нитраты попадают в почву, грунтовые воды. Здесь бактерии преобразуют их в оксид азота. Последний, попадая в атмосферу, способствует усилению парникового эффекта.

Тысячи органических веществ человек создал искусственно. Среди них пластмассы, пестициды, растворители и многое другое. В эту же группу можно отнести бензин, керосин и другие продукты переработки нефти. Нефтепродукты создают пленку на водной поверхности, которая уменьшает испарение воды, нарушает теплообмен и газообмен. Попадая с водой в организм животного или человека, искусственные органические вещества могут вызывать серьезные болезни.

К механическим загрязнителям воды необходимо отнести осадки и взвеси. Это нерастворяющиеся в воде частицы почв и ила, глины и песка, силикатные частицы, выбрасываемые в атмосферу предприятиями. Замутняя воду, они ухудшают среду обитания водной фауны, тормозят процесс фотосинтеза, засоряют жабры рыб и фильтры моллюсков, увеличивают слой донных осадков и тем самым способствуют обмелению рек и водоемов.

Радиоактивные вещества попадают в реки и водоемы из стоков и выбросов предприятий радиохимической промышленности, таких как химкомбинат “Маяк”. Радионуклиды частично растворяются в воде, но большей частью накапливаются в донных осадках и губительно действуют на все живое.

Загрязнение озер области

Озера, за исключением тех, что расположены в черте Челябинска и Копейска (Смолино, Первое, Второе, Шелюгино, Синеглазово), не испытывают такой техногенной нагрузки, как реки. В некоторые из этих озер сбрасываются сточные воды челябинских предприятий и загрязненные ливневые стоки с улиц города (они обычно составляют 7-10% от объема всех стоков).

Каслинская система озер (Силач, Сунгуль, Иртяш, Киреты, Бол. и Мал. Касли) находится в зоне промышленного влияния городов Касли, Снежинск, Озерск. Во всех озерах отмечается высокое содержание металлов (13-100 ПДК). Благодаря сбросу недостаточно очищенных стоков, в воде отмечается повышенное содержание азот – и фосфорсодержащих веществ, от чего интенсивно развиваются сине-зеленые водоросли.

Особое положение у озер восточных предгорий – Тургояк, Ильменское, Чебаркуль, Кисегач, Увильды и других. Большинство из них находится в зоне рекреации. На их берегах располагаются санатории, дома отдыха, турбазы. Особую нагрузку озера испытывают в летние месяцы, когда количество отдыхающих резко увеличивается, особенно за счет неорганизованных “диких” туристов. Более всего страдают леса охранной зоны, где нередко вырубаются и ломаются деревья, вытаптывается трава, уничтожается подрост, увеличивается количество свалок бытового мусора. Растет приток автотранспорта, а вместе с ним количество отработанных газов. Моют машины прямо в зонах отдыха, что приводит к попаданию в воду озер взвешенных частиц, нефтепродуктов, очистные сооружения здравниц далеко не всегда справляются с потоком сточных вод, что приводит к аварийным сбросам загрязняющих веществ.

Одной из серьезных причин ухудшения состояния красивейших уральских озер является вынужденный забор воды для обеспечения нужд крупных промышленных центров – Челябинска и Миасса. В результате откачки уровень воды в озерах Тургояк и Увильды значительно понизился и восстанавливается осень медленно, что сказывается на состоянии озерной фауны и флоры.

Очень опасно загрязнение поверхностных вод болезнетворными бактериями, вирусами, гельминтами, которые попадают в воду из канализационных систем и со стоками животноводческих ферм.

В развивающихся странах Азии, Африки, Южной Америки грязная вода часто является причиной заболевания и смерти десятков тысяч людей. В последние годы случаи использования загрязненных бактериями вод все чаще имеют место и в нашей стране, что приводит к заболеваниям. Воду из поверхностных источников – рек, озер, ручьев – без обработки потреблять нельзя. Ее следует кипятить, особенно в летние месяцы.

Радиоактивное загрязнение

В 1943 году выдающиеся ученые России приступили к созданию атомного оружия. В 1946 году в Челябинской области, близ Каслей, в краю озер и сосновых лесов, начался строится промышленный комплекс по получению оружейного плутония. В 1949 году пущен первый радиохимический завод.

Освоение сложнейших технологий сопровождалось, целым рядом ошибок. В то время ученые очень мало знали о вредном воздействии на человека и живую природу радиоактивных веществ. Поначалу отдельные операции с ураном проводились голыми руками. Никакой операции от радиоактивного излучения не было. Очень мало было известно о радиоактивных отходах, методах их хранения. Ошибки от незнания привели к тем трагическим событиям, в результате которых значительная часть территории Челябинской области была заражена радиоактивными веществами, смертельно опасными для всего живого.

В 1949 – 1951 годы жидкие радиоактивные отходы производства просто сбрасывались в небольшую реку Течу бассейна Тобола.

Всего в Течу было сброшено 76 млн. куб. м сточных вод с радиоактивностью около 2,7 млн. Ки (кюри), причем 95% жидких отходов было сброшено за неполный год – с марта 1950 года по ноябрь 1951 года. Жидкие сбросы представляли собой смесь радионуклидов стронция, цезия, ниобия, рутения и изотопов редкоземельных элементов. Около 25% радиоактивности приходилось на долю долгоживущих радионуклидов: стронция – 90 (с периодом полураспада 29 лет) и цезия – 137 (с периодом распада 30 лет).

В последующие годы сброс отходов в Течу уменьшился, а в 1956 году совсем прекратился, но в результате радиоактивного загрязнения воды, донных отложений и пойменных земель жители прибрежных населенных пунктов подверглись как внешнему облучению, так и внутреннему – от радионуклидов, поступавших в организм с пищей и водой.

Материал для справки

На берегах реки Теча в начале 50-х годов проживало в 38 сельских населенных пунктах около 30 тыс. человек. Радиоактивному воздействию подверглись 28,1 тыс. человек; зарегистрировано 935 случаев хронической лучевой болезни.

Зараженную воду пил скот. Река использовалась жителями для разведения уток и гусей, рыбной ловли без всяких ограничений. В ней купались, из нее брали воду. Это и стало причиной облучения. Река была огорожена колючей проволокой и объявлена запретной зоной. Жители целого ряда прибрежных деревень были переселены.

В конце сентября 1957 года на одном из предприятий, входивших в химкомбинат “Маяк”, произошел взрыв емкости, где хранились жидкие радиоактивные отходы. В результате взрыва около 70 -80 тонн высокоактивных отходов взлетело вверх. Образовалось радиоактивное облако, поднявшееся на высоту до 1 км. Часть радионуклидов была рассеяна в атмосфере и позже выпала на землю, причем около 90% радиоактивных частиц расположились вблизи места взрыва, а остальные были перенесены ветром на расстояние более 300 км в северо-восточном направлении. Эти частицы, выпадая на пути в виде “радиоактивного” дождя, загрязнили территорию, получившую название Восточно-Уральский радиоактивный след. Ширина полосы заражения – 800 кв. км (общая площадь ВУРСа – 1000 кв. км). Радиоактивное загрязнение охватило северную часть области (Каслинский, Аргаяшский и Кунашакские районы), а также части соседних областей – Свердловской, Курганской и Тюменской.

Третьим эпизодом, повлиявшим на радиационную обстановку в Челябинской области, был вынос и рассеивание донных осадков озера Карачай, расположенного в поблизости от радиохимического производства. С октября 1951 года озеро Карачай использовалось в качестве хранилища радиоактивных отходов. В маловодные 1962 – 1966 годы уровень воды в озере сильно понизился. При этом оголилось около 5 га дна. Ветром с оголившихся участков начало сдувать донные отложения (ил, глину, песок), вместе с которыми весной 1967 года было внесено около 600 тыс. Ки активных радионуклидов. Направление разноса почти совпало с ВУРСом. Радиоактивному загрязнению подвергалась территория в 1,8 тыс. кв. км.

В настоящее время в озере Карачай, уже большей частью засыпанном, содержится около 120 млн. Ки бета-активных радионуклидов, из них 40% стронция и 60% цезия – 137. За время существования этого хранилища часть радиоактивных отходов просочилась ниже уровня дна. В подземные воды поступило примерно 4 млн. куб. м активных промышленных вод.

Таким образом, величайшее научное открытие ХХ столетия – открытие атомной энергии, ее практическое использование – послужило причиной одной из самых крупных трагедий, затронувшей десятки тысяч людей на территории Южного Урала. С точки зрения природопользования, техногенное радиоактивное заражение коснулось, прежде всего почвы, но оно также захватило поверхностные и подземные воды, отразилось на состоянии атмосферы, лесов, биоты в целом.

Почвы явились главным вместилищем радиоактивной пыли, выпавшей на ее поверхность. Концентрация пыли была неравномерной. Минимальное ее содержание радионуклидов создало плотность загрязнения территории, равную 0,1 Ки/км2 . Плотность загрязнения, равная 2 Ки/км2 по стронцию – 90, была признана предельной для безопасного проживания населения. Оконтуренная на карте граница с такой плотностью была признана официальной граница ВУРСа. Начальная очень высокая гаммаактивность на почве в течение года снизилась почти в 3 раза, а через 3 года – в 10 раз.

В первое время после выпадения радиоактивные вещества находились на поверхности целинных и распаханных земель в слое почвы 0 – 2 см, воздействуя на растения и фауну. С течением времени часть радиоактивных частиц переместилась в глубь почвенного горизонта, часть – с помощью атмосферных осадков, ветра – переместилась на дно озер, рек.

Вода наряду с почвой явилась вместилищем радиоактивных осадков. В полосу загрязнения попало около 30 озер и несколько малых и средних рек. Среди водоемов такие крупные, как Иртяш, Бол, Касли, Уелги, Кызылташ, Шаблиш с площадью зеркала до 60 – 90 кв. км.

Большая часть радиоактивной пыли осела на дно и сконцентрировалась в иле, донных осадков. Максимальные концентрации радиоактивных изотопов были отмечены в озерах, расположенных в 10 – 20 км от места взрыва.

Особо опасная радиационная обстановка создалась на реке Теча. Ранее Теча вытекала из озера Кызылташ. Сейчас она перегорожена рядом плотин и на ней созданы искусственные водоемы, из которых в Течу не сбрасывается. Около 10% радиоактивных осадков осело в донных отложениях реки, распространившись на 78 км от места сброса. Это обстоятельство послужило причиной вторичного загрязнения воды уже за счет донных осадков. Активная зона образовалась по берегам Течи за счет обнажившегося радиоактивного ила.

Одним из основных источников загрязнения воды в Тече являются ее пойменные земли (в особенности Асановское болото), площадь которых равна 30 кв. км. Эта территория долгое время была открыта для местного населения, что не могло не сказаться на здоровье людей. Здесь пасся скот, хотя загрязнение пастбищной травы оставалось долгое время довольно высоким.

Исследования, проведенные в 1991 году не реке Тече и ее пойме, установили значительную площадь радиоактивного загрязнения, равную 60 – 65 кв. км – от Ново-Анасово до Муслюмово. Наибольшая ширина полосы загрязненных земель наблюдается в районе Надырова – до 2 км от русла по обе стороны.

Подземные и поверхностные воды в районе действующего химкомбината “Маяк”, в междуречье Течи и Мишеляк, образуют единую гидродинамическую систему. Здесь широко развиты карстующиеся породы – известняки, много трещиноватых, сильно выветрелых вулканических пород, в которых и концентрируется водоносный горизонт. Мощность его равна 100 м. Водопроницаемость пород достигает 500 – 900 м/сут.

Вследствие этого вода из озера Карачай попадает в подземные горизонты. Часть ее течет к северу и северо-востоку и попадает в Течу, а другая фильтруется к югу и, в конечном итоге, попадает в реку Мишеляк. Южный подземный поток наиболее опасен. За 40 лет сформировавшаяся линза воды проникла под дно этой реки (15 м ниже ложа реки). Объем этой линзы оценивается в 4 млн. куб. м. Активность по долгоживущим продуктам деления превышает 6 тыс. Ки. Скорость потока загрязненных радионуклидами вод равна 80 м/год. Остановить его пока не удается. Последствия этого явления пока непредсказуемы.

Атмосфера. Техногенное радиоактивное загрязнение не севере Челябинской области появилось в том числе и за счет выбросов в атмосферу.

В обычном рабочем режиме предприятие “Маяк” выбрасывает в атмосферу в основном инертные радиоактивные газы (криптон – 85 и другие). Рассеиваясь в атмосфере, эти газы не влияют ни на почву, ни на биоту.

В то же время, за пределы санитарно-защитной зоны (6 – 25 км) попадает значительное количество радиоактивных аэрозолей (стронций – 90, плутоний – 239), способных накапливать на поверхности почвы. За ними осуществляется постоянный контроль.

Биота. Радиоизлучение по-разному воздействуют на растения и живые организмы. Оно может вызывать временную задержку роста, ускоренное или замедленное размножение того или иного вида или его мутацию. Гибель организма в результате радиоизлучения зависит не только от дозы, но и от скорости, с какой эта доза получена. Любой живой организм обладает определенной устойчивостью (жизнестойкостью), в том числе и к радиоактивному поражению. После получения дозы, не превышающей смертельный порог, организм животного или человека способен самовосстановиться полностью или частично, и при повторении облучения процесс как бы идет сначала.

Установлено, что устойчивость биологических объектов к действию ионизируешего излучения падает по мере увеличения сложности организма. То есть наибольшей устойчивостью их организации. То есть наибольшей устойчивостью обладают самые простые формы жизни: бактерии, лишайники. Большой устойчивостью к радиации обладают отдельные виды насекомых; из пресмыкающихся – змеи; из птиц – голуби. Покрытосеменные растения обладают, как правило, большей устойчивостью к излечению, чем голосеменные. Практически все хвойные деревья – ель, сосна, лиственница – малоустойчивы к ионизирующему излучению. Вот почему образование ВУРСа вызывало лучевые поражения прежде всего сосны. Поражение сосны наблюдалось с плотности радиоактивного загрязнения выше 10 Ки/кв. км по стронцию -90. Степень повреждения деревьев увеличилась по мере увеличения плотности загрязнения. Загрязнение сосновых лесов выше 300 Ки/кв. км по стронцию – 90 привело к полной гибели всего древостоя. Для березовых лесов потребовалось доза в 10 раз большая.

С распадом коротко – и среднеживущих радиоактивных изотопов рост частично поврежденных деревьев начал восстанавливаться. Посадки сосны показали, что искусственное возобновление леса возможно на всей территории радиоактивного следа.

Опыт, накопленный Челябинской областью по возобновлению природопользования на радиоактивно загрязненных территориях, показал возможность их пользования после определенного времени, обусловленного периодом полураспада гамма – излучающих изотопов, а также перераспределением радиоактивного вещества в природных экосистемах и их биохимической миграции.

В конце ХХ столетия, через сорок с лишним лет после техногенной катастрофы 1957 года, хозяйственная деятельность на земле, воде, в лесах возобновлена на площадях, отстоящих от места взрыва более 55 км. Сохраняются некоторые ограничения в употреблении рыбы, мяса птиц (особенно водоплавающих), молока и некоторых других продуктов.

Список литературы

1. Южный Урал: география, экология, природопользование А. И. Левин; Чел.: 2001 г

2. “Экология, человек и проблемы охраны природы Челябинска и Южного Урала” Беляева И. В.; Чел.: 1997 гат ” таких ка мичесив реки и водоемы из стоков и выбросов предприятий радиохимичесикой тры моллюсков, увели

Тоит на учете 788 хозяйственно-питьевхвленные городские сети. ебление в течении суток (0в течении суток (0 на 15-20 забор воды в течении года ()()


Экология