Материал: Тема ІV.Забруднення біосфери

Електродіаліз — процес сепарації іонів солей в мембранному апараті, котрий здійснюється під впливом постійного електричного струму. Електродіаліз застосовується для де-мінералізації стічних вод. Основним обладнанням є електродіалізатори, що складаються з катіонітових та аніонітових мембран.

3. Хімічне очищення використовується як самостійний метод або як попередній перед фізико-хімічним та біологічним очищенням. Його використовують для зниження корозійної активності стічних вод, видалення з них важких металів, очищення стоків гальванічних дільниць, для окислення сірководню та органічних речовин, для дезинфекції води та її знебарвлення.

Нейтралізація застосовується для очищення стоків гальванічних, травильних та інших виробництв, де застосовуються кислоти та луги. Нейтралізація здійснюється шляхом змішування кислих стічних вод з лугами, додаванням до стічних вод реагентів (вапно, карбонати кальцію та магнію, аміак тощо) або фільтруванням через нейтралізуючі матеріали (вапно, доломіт, магнезит, крейда, вапняк тощо).

4. Фізико-хімічні методи.

Коагуляція — процес з'єднання дрібних частинок забруднювачів в більші за допомогою коагулянтів. Для позитивно заряджених частинок коагулюючими іонами є аніони, а для негативно заряджених — катіони. Коагулянтами є вапно, солі алюмінію, заліза, магнію, цинку, сірчанокислого кальцію, вуглекислого газу тощо. Коагулююча здатність солей тривалентних металів в десятки разів вища, ніж двовалентних і в тисячу разів більша, ніж одновалентних.

Флокуляція — процес агрегації дрібних частинок забруднювачів у воді за рахунок утворення містків між ними та молекулами флокулянтів. Флокулянтами є активна кремнієва кислота, ефіри, крохмаль, целюлоза, синтетичні органічні полімери (поліакриламід, поліоксиетилен, поліакрилати, поліетиленаміни тощо).

Для освітлення води одночасно використовуються коагулянти та флокулянти, наприклад, сірчанокислий алюміній та поліакриламід ППА. Коагуляція та флокуляція здійснюються у спеціальних ємностях та камерах.

При очищенні води використовується і електрокоагуляція — процес укрупнення частинок забруднювачів під дією постійного електричного струму.

Сорбція — процес поглинання забруднень твердими та рідкими сорбентами (активованим вугіллям, золою, дрібним коксом, торфом, селікагелем, активною глиною тощо). Адсорбційні властивості сорбентів залежать від структури пор, їхньої величини, розподілу за розмірами, природи утворення. Активність сорбентів характеризується кількістю забруднень, що поглинаються на одиницю їхнього об'єму або маси (кг/м3).

Екстракція — вилучення зі стічних вод цінних речовин за допомогою екстрагентів, котрі повинні мати такі властивості: високу екстрагуючу здатність, селективність, малу розчинність у воді, мати густину, що відрізняється від густини води, невелику питому теплоту випаровування, малу теплоємність, бути вибухобезпечними та нетоксичними, мати невелику вартість.

Іонний обмін базується на вилученні зі стічних вод цінних домішок хрому, цинку, міді, ПАР за рахунок обміну іонами між домішками та іонітами (іонообмінними смолами) на поверхні розподілу фаз "розчин — смола". За знаком

21

заряду іоніти поділяються на катіоніти та аніоніти, котрі мають відповідно кислі та лужні властивості.

5. Біологічна очистка. Після механічних, хімічних та фізико-хімічних методів очищення у стічних водах можуть знаходитись різноманітні віруси та бактерії (дизентерійні бактерії, холерний вібріон, збудники черевного тифу, вірус поліомієліту, вірус гепатиту, цитпатогенний вірус, аденовірус, віруси, що викликають захворювання очей). Тому з метою запобігання захворюванням стічні води перед повторним використанням для побутових потреб підлягають біологічному очищенню.

Стерилізація води здійснюється шляхом нагрівання, хлорування, озонування, обробки ультрафіолетовими променями, біообробки, електролізу срібла, коли анодом є срібний електрод, а катодом — вугілля. Іони срібла мають бактерицидну дію. Для стерилізації 20 м3 потрібно виділити з анода 1 г срібла.

Другий метод електролізної обробки води полягає в додаванні до води кухонної солі, котра при пропусканні струму розкладається, виділяючи вільний хлор.

Біологічне очищення здійснюється в біофільтрах, в перо тенках, в окислювальних каналах, в біотенках, в аеротенках із заповнювачами.

Біологічне очищення може здійснюватися і в природних умовах на полях зрошення, полях фільтрації, у біологічних водоймах.

Залежно від мікроорганізмів, котрі беруть участь у руйнуванні органічних речовин, розрізняють аеробне (окислювальне) та анаеробне (відновлювальне) біологічне очищення стічних вод.

Аеробне біохімічне очищення полягає в мінералізації органічних речовин промислових або побутових стоків окисленням їх у присутності мікроорганізмів, аеробів (мінералізаторів). При цьому мікроорганізми використовують забруднюючі воду речовини як продукти харчування. Процес очищення проходить в умовах інтенсивного споживання мікроорганізмами розчиненого у воді кисню. Найчастіше джерелом аеробних бактерій служить так званий активний мул.

6. Знезараження води. Останньою стадією підготовки води для питних потреб є її знезараження - знищення в ній хвороботворних мікроорганізмів за допомогою хлору, фтору або озону. Через воду можуть розповсюджуватися такі страшні інфекційні захворювання, як холера, черевний тиф, гепатит і т.п. Довгі роки знезараження води здійснювали хлоруванням. Проте при взаємодії хлору з ароматичними сполуками, що містяться у воді, утворюються поліхлорировані біфеніли. Окислюючись, вони перетворюються в діоксини - отрути.

Нині найбільш перспективним і нешкідливим вважається знезараження води озоном.

22

5.Забруднення літосфери

Зрозвитком науки та техніки невпинно зростає антропогенний вплив на геологічне середовище. До початку XVIII ст. людина використовувала 26 елементів мінеральної сировини, на початку XX ст. — 59, а сьогодні — більше 80.

Тому найбільш негативно впливають на геологічне середовище гірничодобувна і будівельна галузі промисловості. Лише 10 % мінеральної сировини, що добувається з надр планети, перетворюється на готову продукцію, а решта 90 % забруднює біосферу. Наприклад, при збагаченні мідних руд майже третина міді викидається у звалища. Крім цього, недостатньо використовуються супутні матеріали — срібло, цинк та інші компоненти руд.

При нераціональному використанні геологічного середовища руйнується не лише це середовище, а й пов'язані з ним інші компоненти біосфери — ґрунтовий та рослинний покриви, поверхневі та підземні води тощо. Наприклад, під час будівництва тимчасових доріг вздовж трас вирубується ліс, знищується трав'яний покрив, чагарники, порушується гумусовий шар, змінюється режим ґрунтових вод внаслідок спорудження заглиблень-приямків, дамб тощо.

Охорона грунтів від забруднень є важливим завданням людини, тому що будьякі шкідливі з'єднання, що знаходяться в грунті, рано чи пізно потрапляють в організм людини.

По-перше, відбувається постійне вимивання забруднень у відкриті водойми і грунтові води, що можуть використовуватися людиною для пиття й інших нестатків.

По-друге, ці забруднення з грунтової вологи, rрунтових вод і відкритих водойм потрапляють в організми тварин і рослин, що вживають цю воду, а потім по харчових ланцюжках знову таки потрапляють в організм людини.

По-третє, багато шкідливих для людського організму з'єднань мають здатність акумулюватися в тканинах, і, насамперед, у кістах.

Величезні площі родючих земель гинуть при гірничопромислових роботах, при будівництві підприємств і міст. Знищення лісів і природного трав'янorо покриву, багатократна рілля землі без дотримання правил агротехніки призводить до виникнення ерозії грунту - руйнації і змиву родючого прошарку водою і вітром.

По оцінках дослідників, у біосферу надходить щорічно близько 20 - 30 млрд т твердих відходів, з них 50 - 60 % органічних сполук, а у вигляді кислотних агентів газового чи аерозольного характеру - близько 1 млрд. т.

У ролі основних забруднювачів грунтів виступають метали і їхні з'єднання, радіоактивні елементи, а також добрива і отрутохімікати, застосовувані в сільському господарстві.

До найбільш небезпечних забруднювачів грунтів відносять ртуть і її з'єднання. Ртуть надходить у навколишнє середовище з отрутохімікатами, з відходами промислових підприємств, що містять металеву ртуть і різноманітні її з'єднання. Ще більш масовий і небезпечний характер носить забруднення грунтів свинцем.

З'єднання свинцю використовуються в якості добавок до бензину, тому автотранспорт є серйозним джерелом свинцевого забруднення. Особливо багато свинцю в грунтах уздовж значних автострад.

23

5.1.Шляхи потрапляння забруднень у грунт

1)З атмосферними опадами. Багато хімічних сполук, що потрапляють в атмосферу в результаті роботи підприємств, потім розчиняються в крапельках атмосферної вологи і з опадами випадають у грунт. Це, в основному, гази - оксиди сірки, азоту й ін. Більшість з них не просто розчиняються, а утворюють хімічні сполуки з водою, що мають кислотний характер.

2)З пилом, що осідає у вигляді пилу і аерозолів. Тверді і рідкі з'єднання при сухій погоді звичайно осідають безпосередньо у вигляді пилу й аерозолів. Такі забруднення можна спостерігати візуально, наприклад, навколо котелень узимку сніг чорніє, покриваючись частками сажі. Автомобілі, особливо в містах і біля доріг, вносять значну частку в поповнення грунтових забруднень.

3)При безпосередньому поглинанні грунтом газоподібних з'єднань. У суху погоду гази можуть безпосередньо поглинатися грунтом, особливо вологим.

4)З рослинним опадом. Різні шкідливі з'єднання, у будь-якому агрегатному стані, поглинаються листям через устячка чи осідають на поверхні. Потім, коли листя опадає, усі ці з'єднання надходять знов-таки у грунт.

5.2. Класифікація гpунтових забруднень

1)Забруднення сміттям, викидами, відвалами, відстійними породами. У цю групу входять різні забруднення змішаного характеру, що включають як тверді, так і рідкі речовини, не занадто шкідливі для організму людини, але шкідливі для грунту. Вони засмічують поверхню, що утруднює ріст рослин на цій площі.

2)Забруднення важкими металами. Даний вид забруднень вже становить значну небезпеку для людини й інших живих організмів, тому що важкі метали нерідко мають високу токсичність і здатність до акумуляції в організмі. Найбільш розповсюджене автомобільне паливо - бензин - містить дуже отруйне з'єднання - тетраетилсвинець, що містить важкий метал свинець, який потім потрапляє в грунт. З інших важких металів, з'єднання яких забруднюють грунт, можна назвати Cd (кадмій), Сu (мідь), Сr (хром), Ni (нікель), Со (кобальт), Hg (ртуть), As (миш'як), Мn (марганець).

3)Забруднення пестицидами. Ці хімічні речовини в даний час широко використовуються як засоби боротьби зі шкідниками культурних рослин і тому можуть знаходитися в грунті в значних кількостях. По своїй неебезпеці для тварин і людини вони наближаються до попередньої групи. Саме з цієї причини був заборонений для використання препарат ДДТ (діхлор - дифеніл - трихлор метил метан), що є не тільки високотоксичним з'єднанням, але, також, він володіє значною хімічною стійкістю і не розкладається протягом десятків (!) років.

Сліди ДДТ були виявлені дослідниками навіть в Антарктиді! Пестициди згубно діють на грунтову мікрофлору: бактерії, актиноміцети, гриби, водорості.

25