Воздействие на живые организмы
Состав воды в водоисточниках
Параметры питьевой воды делятся на три группы: органолептические свойства, показатели бактериального и санитарно-химического загрязнения. В настоящем сообщении мы коснемся вариантов местного водоснабжения, при котором разбор воды населением производится непосредственно из источника и сосредоточимся на санитарно-химическом составе употребляемой воды. В качестве источника в таких случаях используют грунтовые воды, а водозаборами служат шахтные колодцы, каптажи родников и ключей, артезианские скважины и так далее.
Подземные пресные воды, пригодные для целей питьевого водоснабжения, залегают на глубине не более 250-300 м. По условиям залегания различают верховодку, грунтовые и межпластовые воды, значительно отличающиеся друг от друга по гигиеническим характеристикам.
Верховодка это подземные воды, залегающие наиболее близко к земной поверхности, скапливающиеся на местном водоупорном слое. Она легко загрязняется, ненадежна в санитарном отношении и не может считаться хорошим источником водоснабжения.
Грунтовые воды это воды первого от поверхности земли постоянно существующего водоносного горизонта. Они характеризуются весьма непостоянным режимом, который зависит от гидрометеорологических факторов. Вследствие этого имеются значительные сезонные колебания уровня стояния, дебита, химического и бактериального состава грунтовых вод. Используются грунтовые воды главным образом при организации колодезного водоснабжения.
|
|
|
Межпластовые подземные воды залегают между двумя водоупорными слоями и в зависимости от условий залегания могут быть напорными (артезианские скважины) и безнапорными. Химический состав подземных вод формируется под влиянием химического и физико-химического процессов. В подземных водах найдено более 70 химических элементов. Межпластовые воды высоко оцениваются с санитарной точки зрения и часто используются для питьевых целей без предварительной обработки. Даже неглубоко залегающие грунтовые воды и в самом деле довольно чисты, так как почвы и почвенные микробы отфильтровывают и разрушают многие примеси, такие как болезнетворные бактерии или вещества, создающие муть. Однако в ходе этих процессов не удаляется большая часть синтетических органических соединений. Будучи однажды загрязнены, водоносные горизонты могут оставаться в таком состоянии десятки лет. Главным источником загрязнения являются опасные отходы, которые накапливаются на промышленных, муниципальных и неорганизованных свалках. Токсичные вещества из мест их сброса проникают в индивидуальные колодцы и другие источники питьевой воды. Один литр бензина может сделать непригодной для питья миллион литров воды.
|
|
|
Необходимо подчеркнуть, что химический состав воды не только показатель качества, обуславливающий санитарное благополучие, но и фактор, участвующий в формировании здоровья населения. Рассмотрим некоторые из показателей.
http://www.79.rospotrebnadzor.ru/fbuzeao/index.php/eshche/informatsiya/70-sanitarno-khimicheskij-sostav-podzemnykh-pitevykh-vod
3, Физико-химическиесвойстваводы.
Физические свойства воды
Вода имеет высокую удельную теплоемкость, т.е. ей нужно много тепла, чтобы нагреться, и потребуется много времени, чтобы потерять накопленное тепло и остыть. Вот почему она используется в системах охлаждения (например, в автомобильных радиаторах или для охлаждения промышленного оборудования). Эта характеристика объясняет также то, почему в прибрежных (или озерных) регионах температура воздуха мягче: в этих местах, когда времена года меняются, температура воды «смягчает» температуру воздуха, так как она уменьшается или увеличивается медленнее.
При ответе на вопрос: какие физические свойства воды определяют ее особое биологическое значение, первым делом нужно вспомнить, что она имеет высокое поверхностное натяжение. Это означает, что после наливания на гладкую поверхность она имеет тенденцию образовывать сферические капли, а не растекаться в тонкую пленку. И это свойство во многом объясняет высокую биологическую активность воды. Без гравитации капля ее была бы совершенно сферической. Поверхностное натяжение позволяет растениям поглощать воду, содержащуюся в почве, через корни. И поверхностное натяжение делает кровь такой «проникающей» через ткани нашего организма.
|
|
|
Вода обычно находится в жидком состоянии, но может легко стать твердой или газообразной. Чистая вода переходит из жидкой в твердую, то есть замерзает при 0° С, а на уровне моря она кипит при 100 ° С (чем выше уровень, тем ниже температура, при которой вода начинает кипеть). Значения кипения и замерзания воды берут в качестве контрольной точки для калибровки термометров: в градусах Цельсия 0 ° по шкале Цельсия — это точка замерзания, а 100 ° — это точка кипения.
При замерзании вода расширяется, то есть ее плотность уменьшается, а объем остается неизменным: поэтому лед плывет по поверхности или лопается бутылка, наполненная водой и помещенная в морозильник.
Вода является особым природным ресурсом, поскольку она является единственным на Земле веществом, которое можно найти во всех трех физических состояниях в зависимости от температуры окружающей среды: жидкой, твердой (лед) и газообразной (пар).
|
|
|
Химические свойства воды
Химическая формула молекулы воды — H2O: два атома водорода (H2) связаны с одним атомом кислорода (O). Электроны атома (частицы с отрицательным зарядом) устанавливают связи между собой. Кислород способен держать их ближе к нему, чем водород. Молекула эта оказывается заряженной отрицательно вблизи атома кислорода и положительно вблизи атомов водорода. Поскольку противоположности притягиваются, молекулы воды имеют тенденцию соединяться вместе, как магниты.
Вода может растворять многие вещества
Воду называют универсальным растворителем, поскольку она может растворять больше веществ, чем любая другая жидкость. И нам очень с этим повезло: если бы не это химическое свойство, мы не могли бы выпить чашку горячего подслащенного чая, потому что сахар остался бы на дне чашки. Вот почему воды рек, ручьев, озер, морей и океанов, которые выглядят чистыми на первый взгляд, на самом деле содержат огромное количество растворенных элементов и минералов, выделяемых камнями или атмосферой.
Везде, где течет вода, над землей, под землей или внутри нашего тела, вода растворяет в себе и несет чрезвычайно большое количество различных веществ. Таким образом, она выполняет драгоценную задачу: переносить иногда на большие расстояния вещества, с которыми она сталкивается на своем пути. Причем, с водой при обычных климатических условиях не реагирует большинство этих веществ.
Чистая вода, как и дистиллированная вода, имеет рН 7 (средний). Морская вода в основном щелочная, имеет рН около 8. Чистая вода реагирует с немногими веществами, например, серой, некоторыми солями и металлами. Также возможен гидролиз (распад) воды при реакции с какими-то химическими веществами.
Вода может содержать огромное количество взвешенных частиц разных веществ, в т.ч. и радиоактивных. Именно этим и объясняется превращение чистой воды в радиоактивную. И в наш век вездесущей атомной энергетики глубокая и своевременная дезактивация воды – уже глобальная проблема.
Физико-химические свойства воды
То, какими свойствами обладает чистая вода, во многих случаях зависит от водородных связей внутри ее молекул. При сравнении этих свойств со свойствами атомов или не связанных с водородом молекулярных жидкостей с аналогичными размерами молекул некоторые особенности воды заслуживают внимания:
Точка плавления льда исключительно высока среди гидридов шестой основной группы.
Во время таяния льда при атмосферном давлении объем вещества уменьшается на 8,2%. Это аномальное сокращение объема, ведь большинство веществ расширяется во время плавления. Снижению температуры замерзания способствует увеличение давления.
Зависимость молярного объема жидкой воды от давления и температуры показывает крайности. Плотность жидкой воды имеет максимум при 3,98 ° С.
Коэффициент теплового расширения α жидкой воды на порядок меньше по сравнению с другими молекулярными жидкостями. Изотермическая сжимаемость χT показывает, что для молекулярной жидкости вода довольно несжимаема.
Динамическая вязкость воды выше, чем у сопоставимых, не связанных водородом жидкостей. Более того, зависимость вязкости от давления аномальна: вязкость уменьшается с давлением и достигает минимума около 60 МПа (это давление эквивалентно толще воды в 6 км).
Поверхностное натяжение воды выше, чем у других жидкостей, включая большинство других жидкостей, связанных водородом. В диапазоне температур от 0 до 130°С вода жидкая.
Теплопроводность увеличивается с ростом температуры. Жидкая вода обладает высокой удельной теплоемкостью при постоянном давлении, которое изменяется незначительно до 100°C.
Энтальпия испарения воды аномально высока. Аналогично удельной теплоемкости, она почти в четыре раза выше, чем для других сопоставимых жидкостей, не связанных с водородом. Эта разница приписывается водородной связи. Кроме того, энтальпия испарения воды очень велика по сравнению с энтальпией таяния.
Тот факт, что вода увеличивается в объеме при замерзании, приводит ко многим последствиям в природе. Именно вода и ее свойство легко проникать в расщелины скал, когда она замерзает, приводит к разрушению скал. Постепенно происходит физическое и химическое выветривание скальных пород. И, в конечном итоге, физические свойства и химические функции воды сформировали почву на нашей планете.
Тот факт, что вода имеет самую высокую плотность при 4°С, а не в точке замерзания, имеет важное значение для термического расслоения и циркуляции воды в природе. Это химико-физическое свойство воды приводит к замерзанию водоемов от их поверхности в направлении дна. Это важно не только для жизни внутренних водоемов, но и для океанов. Если бы самые холодные районы океанов должны были замерзать снизу-вверх, то солнечной энергии, полученной за время лета, было бы достаточно только для оттаивания самого верхнего слоя. Так осуществляется круговорот энергии и материи, которая опирается на циркуляции океанов частично или даже полностью.
Огромная удельная теплоемкость воды ответственна за его способность хранить огромное количество энергии. Таким образом, водные потоки, например, Гольфстрим, способны нести огромное количество тепла из более теплых климатических зон в более холодные. Таким образом, океаны работают как огромные термостаты. Не только климат Земли, но и температурное регулирование живых организмов зависит от высокой теплоемкости воды. Это способствует, например, поддержанию постоянной температуры тела у теплокровных организмов. Кроме того, относительно высокая теплопроводность воды предотвращает серьезные локальные колебания температуры.
Абсолютно чистая вода имеет электрическую проводимость 0,03 мкСм / см это связано с автопротолизом. Электропроводность, однако, на реальных водоемах значительно выше, из-за растворенных ионных компонентов. Вода, будучи сильным диэлектриком (водный диэлектрик – константа), является одним из самых лучших растворителей для солей и газов, которые способны к сольволизу с последующей диссоциацией (например, CO2).
Еще одна особенность воды, которая важна для гидрологического цикла — ее энтальпия испарения. С этим тесно связана летучесть воды. Она определяет количество воды, которое переходит в газовую фазу и может транспортироваться в атмосферу.
Таким образом, можно сделать вывод, что вода уникальна в физическом и химическом плане. Особые свойства воды сделали ее колыбелью и абсолютным условием жизни на Земле. Зная основные характеристики этого вещества, можно делать вывод: благодаря каким своим химическим и физико-химическим свойствам вода стала жидкой основой жизни.
https://vodavomne.ru/svojstva-vody/svojstva-vody
4,Основные причины загрязнения поверхностных водоисточников в современных условиях
Загрязнение воды – большая экологическая проблема, однако современные способы очистки не решают ее. Это может привести к серьезным экологическим последствиям, поскольку без воды не может выжить ни одно живое существо. Для решение проблемы нужно определиться с источниками загрязнения и существующими подходами к их решению.
Основные факторы, которые влияют на загрязнение можно поделить на следующие группы:
Промышленные отходы. От производственной деятельности фабрик, заводов, комбинатов происходит загрязнение вод. Фильтры и очистные системы не в состоянии провести полную очистку от загрязняющих веществ.
Сброс промышленных вод в окружающую среду
Промышленные аварии и техногенные катастрофы. Крупные аварии и утечки на производстве ведут к загрязнению воды. Происходит это в результате перевозки промышленных отходов или опасных грузов водным транспортом, взрывов на атомных электростанциях, ядерных испытаний и т.п.
Сточные воды из канализации. Люди, для упрощения быта, производят тонны синтетических моющих средств. Смесь моющих средств, биологических отходов попадают в канализацию. Все это попадает в сток, приводя к загрязнению поверхностных и подземных водных источников.
Твердые отходы. В океане существуют мигрирующие острова помоек.
В Тихом океане найден самый большой мусорный остров, по размеру он соизмерим с территорией Монголии (1,5 млн. км²), его вес составляет примерно сто миллионов тонн.
Огромное количество пластика съедают морские обитатели, что ведет к их гибели. Под воздействием солнечного тепла пластик распадается на мелкие гранулы, которые поглощает планктон. Это ведет к гибели целых экосистем.
Удобрение для полей. Для увеличения урожайности фермеры применяют биодобавки и удобрения. Прикормы для почвы вместе с талыми и дождевыми водами напитывают подземные реки, загрязняя их. Подземные источники впадают в поверхностные водоемы, расширяя площадь загрязнения. Органические удобрения, в отличие от применяемых фермерами минеральных добавок, при правильном дозировании не несут вреда почве и через некоторое время полностью разлагаются и становятся безопасными как для человека, так и для окружающей природы. Но такие прикормки не всегда помогают получить большой урожай и не очень удобны для использования на больших территориях.
Утечки нефти. Добыча этого природного ресурса сопряжена с большим риском для окружающей природы. Только в Америке ежегодно фиксируется больше десятка тысяч утечек. В России количество нефтяных утечек чуть меньше – около девяти с половиной тысяч. Попадая в открытые водоемы нефтепродукты отравляют водную среду.
Последствия от разлива нефти
Атмосферное загрязнение. Вместе с ветром и испарениями зола, сажа, пыль, пепел поднимаются в атмосферу. Здесь, в атмосферных слоях они вступают в химическую реакцию с водой, образуя концентрированную кислоту, выпадающую на землю и ведущую к серьезному загрязнению водоемов.
Тепловое загрязнение. Промышленные предприятия, атомные и тепловые электростанции сбрасывают кубометры разогретой водной массы в открытые водоемы. Ее состав не несет вреда для подводного мира, но повышенная температура меняет ход привычных процессов. Нарушается баланс, одни виды живности и растительности вымирают, другие – размножаются с большой скоростью.
Природные источники. В озерах вода малоподвижная, а вдоль береговой линии часто произрастает растительность. Такие источники внешнего загрязнения, как поступающие с полей удобрения и стоки ускоряют рост растительности. Все это несет большой ущерб для рыбного хозяйства, затрудняет использование водного ресурса для водоснабжения.
Возможные последствия
В результате человеческих действий баланс в экосистеме нарушается. Гибель отдельных представителей биосферы – неизбежность.
Дефицит пресной воды
С каждым годом человек потребляет все больше водного ресурса. Темпы загрязнения источников водоснабжения также растут.
Ежегодно на протяжении месяца несколько миллиардов людей испытывают трудности от недостатка пресной воды.
Если темпы загрязнения озер и рек не пойдут на спад, через несколько веков люди начнут гибнуть от нехватки воды.
Эпидемии и болезни
От перенасыщения водных ресурсов химическими соединениями учащаются случаи серьезных заболеваний сердца, кишечника, печени, почек, опорно-двигательного аппарата, хронических форм заболеваний.
Значительно возросло количество глистных инвазий различной степени тяжести, тифа, холеры, уносящих жизни людей.
Из-за большого количества антибиотиков, попадающих в реки и озера, возникают новые разновидности бактерий, устойчивых к воздействию лекарственных препаратов. Это затрудняет борьбу с заболеваниями.
Воздействие на живые организмы
Ухудшение качественного состава воды мешает нормальному существованию представителей флоры и фауны. В организме происходят сбои, которые ведут к проблемам со здоровьем.
Нарушение строения ДНК
Опасные вещества накапливаются в водоемах, проникая в живой организм они способны провоцировать мутацию, меняется строение ДНК. У рыб происходит изменение во внешнем виде, возникает деформация внутренних органов.
Дата добавления: 2021-02-10; просмотров: 75; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!