Основные растворенные компоненты природных вод

 

Элементы	Форма нахождения в растворе	Пределы ПДК, мг/л	Источники
Кремний	H4Si4	1¸ 30 (SiO2)	Выветривание силикатных минералов
Алюминий	Al3+, Al(OH)4	0¸ 0, 5 (Al)	То же
Железо	Fe2+, коллоидная Fe(OH)3	0¸ 15	Силикаты, оксиды и сульфиды железа
Кальций	Ca2+, CaSO4	4¸ 400 (Ca2+)	Выветривание силикатных и карбонатных минералов
Магний	Mg2+, MgSO4	1¸ 1350 (Mg2+)	То же
Натрий	Na+	1¸ 10500	Выветривание силикатных минералов, морская соль
Калий	K+	0¸ 380	Выветривание силикатных минералов
Углерод	HCO3-, CO32-, CO	0¸ 100 (HCO3-)	Растения, животные, разлагающееся органическое вещество
Сера	(SO42-), H2S, HS-	0¸ 27000 (SO42-)	Выветривание сульфидных минералов
Хлор	Cl-	1¸ 10000	Выветривание осадочных пород, морская соль
Фтор	F-	0¸ 10	Выветривание фторсодержащих минералов
Азот	(NO2-), (NO3-), (NH4+)	0¸ 15 (NO3-)	Атмосфера, органические отходы, почва
Растворенное органическое вещество	Множество форм	0, 1¸ 100	Биологическая деятельность
Кислород	O2	0¸ 12	Атмосфера, фотосинтез

 

Соленость определяется присутствием в океанической воде довольно ограниченного количества ионов. Во всей массе воды Мирового океана их соотношение остается постоянным, что отражает исключительно чувствительный баланс равновесия вещества в биосфере. Минерализацию речных вод определяют те же ионы, что и в океанических водах, однако есть и резкое различие – в морской воде присутствуют ионы: Na⁺ > Mg²⁺ > Ca²⁺; Cl^- > SO₄^2- > HCO₃^-; в материковой воде: Mg²⁺ < Na⁺ < Ca²⁺; Cl^- < SO₄^2- < HCO₃^-.

Таким образом, не смотря на сходство в отношении присутствия главных ионов, их содержания как бы обратно пропорциональны. В большинстве рек в составе воды преобладают ионы HCO₃^-, Ca²⁺. Минерализация речных вод может быть охарактеризована следующим образом:

· Воды малой минерализации до 200 мг/л.

· Воды средней минерализации 200¸ 500 мг/л.

· Воды повышенной минерализации 500¸ 1000 мг/л.

· Воды высокой минерализации свыше 1000 мг/л.

Морская вода в целом представляет собой уникальный природный раствор, в котором в разном количестве присутствуют все химические элементы таблицы Менделеева.

Литосфера – земная кора до глубины 8¸ 12 км. Выделяют два типа земной коры: материковый и океанический. Материковая кора состоит из трех слоев: осадочного (мощностью от 0 до 20 км), гранитного (10¸ 40 км) и базальтового (15¸ 30 км).

Осадочный слой состоит из слоистых пород, образовавшихся путем осаждения продуктов разрушения горных пород и жизнедеятельности фауны и флоры.

Гранитный слой сложен главным образом гранитоидами – светлоокрашенными породами, минералами, которые состоят преимущественно из кремния, кислорода и алюминия. Базальтовый слой состоит, в основном, из базальтов, темноокрашенных пород, кальция, железа и других элементов. Мощность материковой кроны на континентах равна 30¸ 40 км, а в пределах Тибета и горных областей достигает 70 км. Океаническая кора обычно не содержит гранитного слоя, а мощность осадочного слоя не превышает нескольких сот метров. Базальтовый слой развит повсеместно, но мощность его обычно не превышает 5 км.

Верхняя граница расселения организмов, в общем, совпадает с верхней границей тропосферы, достигает высот 10¸ 15 км (сюда с воздушными потоками попадают единичные споры и бактерии). В гидросфере живые организмы в разных концентрациях находятся повсеместно, достигая самых больших глубин. Подземная граница в литосфере проходит на различных глубинах. В нефтяных водах микроорганизмы были найдены на глубинах 5¸ 6 км.

Вещество земной коры поступает из мантии путем выплавления, дегазации и выноса в верхние горизонты Земного шара. Плотность пород мантии растет с глубиной от 3, 1¸ 3, 5 до 5, 6¸ 5, 9 г/см³ на границе с ядром. Средний химический состав земной коры показан в табл. 11.6.

Таблица 11.6

Химический состав земной коры, вес. %

 

Компонент	Тип земной коры
Континенталь­ный	Субконти­нентальный	Океанический	Земная кора в среднем
SiO2	57, 23	56, 88	48, 71	55, 24
TiO2	0, 71	0, 73	1, 40	0, 86
Al2O3	14, 46	14, 43	14, 90	14, 55
Fe2O3	2, 36	2, 37	2, 64	2, 42
FeO	5, 41	5, 64	7, 37	5, 86
MnO	0, 132	0, 136	0, 245	0, 157
MgO	4, 77	4, 97	7, 42	5, 37
CaO	6, 98	7, 14	12, 19	8, 12
Na2O	2, 40	2, 39	2, 58	2, 44
K2O	1, 98	1, 90	0, 33	1, 61
P2O5	0, 159	0, 16	0, 224	0, 173
Cорг.	0, 08	0, 07	0, 05	0, 07
CO2	1, 48	1, 37	1, 35	1, 44
SO3	0, 115	0, 106	-	0, 089
Sпир.	0, 083	0, 083	0, 055	0, 077
Cl	0, 043	0, 040	-	0, 033
F	0, 33	0, 031	0, 020	0, 030
H2O	1, 57	1, 56	1, 05	1, 46

 

Почва – это природное тело, образующееся из продуктов разрушения горных пород под влиянием климата, рельефа, растительности и живых организмов. Поскольку климатические условия на Земном шаре неодинаковы, то и почвы отличаются большим разнообразием и зональностью. Почвы – наиболее ценный элемент литосферы, являющийся основным компонентом всех наземных экосистем. Основная характеристика почв – их плодородие, складывающееся в процессе почвообразования и целенаправленных воздействий человека. Важна роль почв в процессах самоочищения – они являются универсальным биологическим адсорбентом, очищают и нейтрализуют загрязнения, минерализуют все органические отходы и остатки. Но ресурсы такого самоочищения не беспредельны. Известно, что при сооружении магистральных трубопроводов на каждые 100 км трассы разрушается в среднем 500 га земельных угодий, при прокладке дорог – не менее 250 га.

Таблица 11.7

Химический состав почв, вес. %

 

Почва	Компоненты химического состава
SiO2	Al2O3	Fe2O3	K2O	Na2O	MgO	CaO	SO3	P2O5
Тундровая	34, 51	12, 60	3, 59	2, 87	1, 82	0, 81	1, 47	0, 51	0, 29
Торфяно-глеевая	43, 44	16, 51	5, 18	3, 12	2, 06	1, 04	1, 90	0, 46	0, 33
Подзолистая гу­мусо-иллювиль­ная	9, 13	1, 66	0, 84	1, 24	0, 46	0, 38	0, 66	0, 82	0, 24
Среднеподзо­листая	79, 97	8, 47	1, 72	2, 04	1, 00	0, 58	0, 55	0, 16	0, 11
Подзолистая (на ленточных гли­нах)	68, 40	13, 23	3, 03	3, 10	1, 00	0, 91	0, 71	0, 18	0, 13
Подзолистая (на валунном суг­линке)	75, 76	9, 73	1, 90	2, 94	1, 02	0, 58	0, 76	0, 16	0, 10
Выщелоченная серая лесная	71, 11	10, 28	2, 27	2, 81	0, 93	0, 82	1, 26	0, 20	0, 20
Бурная лесная	76, 62	10, 67	3, 35	2, 02	0, 92	0, 75	0, 59	0, 15	0, 13
Глинистый чер­нозем	58, 07	13, 77	4, 45	2, 64	0, 74	1, 56	1, 81	0, 30	0, 22
Суглинистый чернозем	61, 78	14, 17	4, 00	2, 52	0, 80	1, 64	2, 06	0, 26	0, 20
Приазовский чер­нозем	63, 41	14, 40	4, 65	3, 04	1, 16	1, 66	1, 44	0, 21	0, 18
Светлока штано­вая	70, 73	11, 78	3, 72	2, 67	1, 44	1, 11	1, 01	0, 17	0, 15
Серозем пустыни	80, 23	9, 37	2, 19	2, 34	1, 16	0, 82	0, 87	0, 14	0, 06
Краснозем	47, 41	27, 05	9, 78	0, 52	0, 11	1, 08	0, 43	0, 19	0, 14

 

В состав почвы входит твердая фаза, жидкая (почвенные растворы) и газовая (почвенные газы). Химический состав почв характеризуется преобладанием SiO₂, за которым следует в порядке убывания Al₂O₃, Fe₂O₃, K₂O, Na₂O, MgO, CaO. В карбонатных почвах в повышенном количестве содержится CaO и CO₂, а в засоленных – U, SO₄, CaO, Na₂O и MgO.

Важной составной частью почв является гумус или перегной, который образуется при разложении органических, преимущественно растительных, остатков под влиянием микроорганизмов и при участии ферментов и минеральных катализаторов. В его состав входят высокомолекулярные кислоты, среди которых ведущее значение имеют группы гуминовых и ульминовых кислот – черного и темно-бурого цвета – и желтоокрашенные или почти бесцветные фульвокислоты. Химический состав различных почв представлен в табл. 11.7.

Таблица 11.8

Степени загрязнения почв

 

Степень загрязнения	Оценка степеней загрязнения почв	Показатель снижения качества и количества продукции от получаемой на таких же, но практически не загрязненных почвах, %
	Практически не загрязнены	Менее 5
	Слабо загрязнены	6¸ 10
	Умеренно загрязнены	11¸ 25
	Сильно загрязнены	26¸ 50
	Очень сильно загрязнены	51¸ 75
	Чрезмерно загрязнены	Более 75

 

Химический состав и строение почвы отражаются в произрастающих на ней растениях и в поверхностных водах.

Под загрязнением почв понимают увеличение концентраций содержащихся в почве веществ выше предельно допустимого уровня, а также появление в почвах любых веществ, признанных вредными. Различают шесть степеней загрязнения почв (0¸ 5) по признаку их продуктивности, т.е. производимой биомассы (табл. 11.8).

По видам загрязнения различают четыре класса веществ-загрязнителей: физические, химические, биологические и радиоактивные. При этом под предельно допустимым количество загрязняющего почву вещества (ПДК) понимается массовая доля загрязняющего почву химического вещества (мг/кг), не вызывающая прямого или косвенного влияния, включая отдельные последствия на окружающую среду и здоровье человека. Значения ПДК некоторых химических веществ в почве приведены в табл. 11.9.

Одновременно с нормированием химических веществ в почве разработаны теоретические и методические основы нормирования пестицидов, тяжелых металлов, нефтепродуктов, органических соединений и микроэлементов.

Окружающая среда – совокупность факторов живой и неживой природы, прямо или косвенно воздействующих на организм. Различают биотические и абиотические факторы.

К биотическим факторам относят: фитогенные (растительные организмы); зоогенные (животные); микробиогенные (вирусы, простейшие, бактерии) и антропогенные (деятельность человека).

Таблица 11.9

ПДК некоторых химических веществ в почве

 

Наименование вещества	ПДК, мг/кг
Металлы
Ванадий
Кобальт (подвижная форма)	5, 0
Марганец, извлеченный из
чернозема
дерново-подзолистой почвы:
рН = 4
рН = 5, 1¸ 5, 9
рН = 6
Медь (подвижная форма)	3, 0
Никель	4, 0
Ртуть	2, 1
Свинец
Свинец (подвижная форма)	6, 0
Хром	6, 0
Цинк
Неорганические соединения
Нитраты
Мышьяк	2, 0
Сероводород	0, 4
Фосфор (суперфосфат)
Фториды - водорастворимая форма
Ароматические углеводороды
Бензол	0, 3
Изопропилбензол	0, 5
Ксилолы	0, 3
Стирол	0, 1
Толуол	0, 3
Удобрения и ПАВ
Жидкие комплексные удобрения с добавками марганца
Азотно-калийные удобрения
Поверхностно-активные вещества	0, 2

К абиотическим факторам относятся: климатические (свет, температура, влажность, движение воздушных масс, давление); структурные (механический состав, плотность, воздухопроницаемость, влажность); орографические (рельеф, высота над уровнем моря); химические (состав воздуха и воды, кислотность и состав почвы).

Экотоп – место обитания сообщества.

Биотоп – неорганическая составляющая окружающей среды, включающая не только вещества, но и физико-химические факторы (температуру, освещение, химический состав и т.п.)

Биоценоз – совокупность всех живых организмов, обитающих в данном биотопе. Биотоп и соответствующий ему биоценоз образуют экологическую систему.

Экосистема – любое сообщество живых существ и его среда обитания, объединенные в единое функциональное целое, возникающее на основе взаимозависимости и причино-следственных связей, существующих между отдельными экологическими компонентами.

Естественные экологические системы (биогеоценозы) стабильны и существуют длительное время. Состояние подвижно-стабильного равновесия экосистемы носит название гомеостаза.

В естественных экосистемах гомеостаз поддерживается тем, что они открыты, т.е. постоянно обмениваются веществом и энергией с окружающей средой. В антропогенных, созданных под влиянием человека системах для поддержания гомеостаза необходимо вмешательство (управление) людей.

Популяция – совокупность особей данного вида, в течение длительного времени населяющих определенную область, связанных между собой определенными взаимоотношениями и приспособленных к жизни в условиях данного места обитания (биотопа).

Каждый организм в результате жизнедеятельности меняет вокруг себя среду, изменяя биотоп таким образом, что он становится малоприемлемым для обитания одних видов, но пригодным для других. Такая смена биоценозов носит название сукцессии.

 

Биотическая структура

 

Большое разнообразие экосистем включают одни и те же составляющие: продуценты, консументы, детритофаги и редуценты.

Продуценты – это зеленые растения (автотрофы), которые под влиянием солнечной энергии в процессе фотосинтеза с помощью хлорофилла из воды и углекислого газа образуют сахара и выделяют кислород.

Консументы – гетеротрофные организмы, потребляют органические вещества, созданные автотрофами. Консументы подразделяются на несколько трофических уровней: первичные – это травоядные животные (фитофаги) и паразиты зеленых растений (насекомые, грызуны, копытные преобладают в наземной среде, а в водной – мелкие ракообразные и моллюски), вторичные консументы питаются вторичным и носят название

зоофаги или хищники, трупоеды (некрофаги) или паразиты.

Мертвые растения и животные остатки являются пищей консументов.

Редуценты – организмы, разлагающие органические вещества до простых неорганических, к ним относятся микроорганизмы (бактерии, дрожжи, грибы-сапрофиты).

Трофическая цепь питания представлена на рис. 11.2, где в виде схемы дана связь на разных уровнях продуцентов, n-ного порядка консументов, детритофагов и редуцентов.

Трофические уровни по Б. Небелу характеризуют распределение биомассы и уменьшаются на 90¸ 99% к предыдущему. Таким образом, объем экосистемы выражается в виде пирамиды. К примеру, если биомасса продуцентов составляет 10 т, то фитофагов 100 кг, а плотоядных 10 кг.

 

11.1.2. Компоненты окружающей
среды и их характеристика

 

В настоящее время имеются различные классификации компонентов окружающей среды, которые отражают локальные воздействия. Так, в горнодобывающей промышленности – это отчуждение земель, создание на них отвалов отработанных пород и загрязнение воздуха; в нефтеперерабатывающей промышленности – сброс сточных вод и испарение нефти и нефтепродуктов.

Такой подход ограничивается локальным воздействием на компоненты окружающей среды.

Классификацию компонентов природной среды необходимо рассматривать как систему взаимосвязанных элементов природной среды: животный мир, экосистемы рек и водоемов, растительный мир, водные ресурсы, атмосфера, природный ландшафт, почвы и т.д. Эта классификация необходима для оценки взаимодействия любого технического сооружения, находящегося на конкретной территории, и взаимодействует с объектами природной среды настолько тесно, что для изучения этого взаимодействия необходимо рассматривать природный комплекс и техническое насыщение совместно, как единую систему, которую определяют как природно-техническую геосистему, или ПТГ.

Таким образом, природно-техническая геосистема – это совокупность природных и искусственных объектов, формирующаяся в результате строительства и эксплуатации инженерных и иных сооружений, комплексов и технических средств, взаимодействующих с природными объектами (почва, растительный покров, рельеф, геологические тела, водные источники и атмосфера, фауна и социумы).

Современные тенденции развития ПТГ свидетельствуют об имеющейся диспропорции между инженерными расчетно-теоретическими и экспериментальными обоснованиями факторов техногенного воздействия на объекты окружающей среды. Неадекватность расчетных моделей реальной экологической обстановке в зоне промышленного освоения территории приводит к невосполнимым потерям биогеоценозов природного ландшафта.

Основным выходом из сложившейся практики неуправляемого техногенеза, является необходимость четкой классификации промышленно осваиваемых регионов по принципу техногенного воздействия на объекты природной среды.

Такая классификация требует накопления и тщательного изучения информации по следующим направлениям.

· Факторы техногенного воздействия на объекты природной среды в зоне промышленного освоения территории. При этом устанавливается:

ü номенклатурный состав техногенных факторов;

ü интенсивность воздействия объекта (механического, теплового, химического, биологического и т.д.);

ü количественная оценка уровня техногенного воздействия промышленного объекта.

· Признаки и показатели антропогенного изменения природных объектов в регионе освоения. При заданной номенклатуре техногенных факторов в качестве обобщенного критерия воздействия на природу со стороны объекта может использоваться функция экологического воздействия, определяющая реакцию окружающей среды в радиусе воздействия. Зона изменения природного ландшафта зависит от свойств окружающей среды, ее устойчивости, форм техногенного воздействия. Границы зоны могут быть найдены из решения системы уравнений, описывающих антропогенное изменение природного ландшафта ПТГ.

· Особенности природных ландшафтов, определяющие выбор экологической модели прогноза регионального воздействия со стороны промышленного объекта с окружающей средой.

Существующие нормативно-технические требования не учитывают зонального принципа нормирования путем введения критериев техногенного воздействия на окружающую среду. Вместе с тем решение вопроса заключается в наличии классификации количественных параметров техногенного воздействия для природных ландшафтов, различающихся по степени технофильности:

ü ландшафты, обладающие высокими рекреационными показателями: сохранность их обеспечивается инженерным устройством, биологической мелиорацией, постоянным восстановлением растительных сообществ, устранением повышенной нагрузки на почвенно-растительный покров;

ü ландшафты, содержащие в недрах полезные ископаемые, обеспечение их сохранности предъявляет повышенные требования к надежности сооружаемых объектов;

ü сельскохозяйственные и лесные ландшафты, использующиеся для получения сельскохозяйственной продукции: сохранность таких ландшафтов заключается в грамотном использовании технологических и экологических решениях;

ü ландшафты, которые малопригодны для сельского хозяйства и не содержат полезных ископаемых: такие ландшафты предпочтительны для промышленного и гражданского строительства.

Рассмотренная классификация учитывает реальный экологический режим формирования, как отдельных промышленных объектов, так и ПТГ в целом.

 

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Any и его производные имеют другое значение в утвердительном предложении.
2. E) Горные породы, климат, почва, биокомпоненты, вода.
3. Gerund переводится на русский язык существительным, деепричастием, инфинитивом или целым предложением.
4. Hекотоpые мысли по поводy каpт ценностей
5. I разделение – скотоводство от земледелия.
6. I. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
7. I. Руководство к совершению Всенощного бдения.
8. I.2. Основные интерпретации катарсиса.
9. I.Расчет подающих трубопроводов системы горячего водоснабжения при отсутствии циркуляции.
10. II. Основные принципы и правила служебного поведения государственных служащих
11. II. Прокомментируйте параллельные переводы и объясните необходимость использования приема конкретизации.
12. II. Прокомментируйте параллельные переводы и объясните необходимость использования приема опущения.