Қазақстан Республикасының Білім және Ғылым
жүктеу/скачать 0,7 Mb.
|
| Тақырып 6. Гидросфера
Су — биосфераның аса маңызды элементi. Жердiң климаты Криосфера Сулардың өздiгiнен тазару құбылысы Гидросфераның ластануы Суды тазарту жəне ластанудан қорғау Қалдықсыз өндiрiстер Гидросфера — бiздiң планетамыздың аса маңызды құрам бөлiктерiнiң бiрi. Гидросфераға күн энергиясы мен гравитациялық күштер əсерiнен қозғалысқа түсетiн жəне бiр күйден екiншi күйге өте алатын барлық су түрлерi жатады. Гидросфера Жердiң басқа элементтерi атмосфера мен литосферамен тығыз байланысты. Жердегi су үнемi қозғалыста болады. Табиғаттағы су айналымы гидросфераның барлық бөлiктерiн бiр-бiрiмен байланыстырып, бiртұтас жабық жүйе : мұхит — атмосфера — құрлықты түзедi. Ол гидросфераның түрлi бөлiк-терiнiң əртектiлiгiне байланысты өзгеретiн су алмасу проце-сiнiң белсендiлiгiн қамтамасыз етедi. Мұхиттағы су гидросфераның барлық массасының 97 % құ-райды жəне Жер планетасы бетiнiң ауданының 75% аса бөлiгiн алады. Биосфера тiршiлiгiнде мұхиттың алатын орны ерекше: онда биосфераның химиялық тазаруы мен биомассаның өндi-рiсiн қамтамасыз ететiн толып жатқан химиялық реакциялар жүредi. Су кез келген жануарлар мен өсiмiдктердiң ткандерi мен клеткаларының құрамына кiредi. Жануарлар мен өсiм-дiкетр организмдерiндегi өте күрделi реакциялар тек қана су қатысында жүре алады. Жер планетасындағы климат та көп жағдайда суға жəне атмосферадағы су буларының мөлшерiне байланысты қалыптасады. Мұхиттардағы судың беткi бес жүз метрлiк қабаты ондағы планктонның сүзгiш аппараты арқылы 40 күн iшiнде сүзiлiп өтсе, бiр жыл iшiнде мұхиттағы бүкiл су планктон арқылы тазарып отырады. Теңiз суындағы ерiген тұздардың концентра-циясы 3,5% болса, химиялық құрамы жағынан бұл тұздардың 99,9% — натрий, калий, хлор, бром, фтор, магний, кобальт, т.б. иондардың үлесiне тиедi. Биосферадағы үш сфераның — ауа, су, топырақ сфера-ларының арасындағы өзара қарым-қатынастарды, негiзгi заты көмiрқышқыл газы болып табылатын карбонаттық тепе-теңдiк арқылы жақсы түсiнуге болады. Мұхитта атмосфераға қара-ғанда көмiрқышқыл газы 60 есе көп. Көмiрқышқыл газы суық суда жақсы еритiн болғандықтан, мұхит тропиктерде оны атмосфераға насос тəрiздi тартып алады, сондықтан да бұл аймақтарда оның қысымы оңтүстiк пен солтүстiк ендiктерге қарағанда жоғары болады. Атмосферадағы СО2 мөлшерi арт-қан сайын мұхит суындағы оның мөлшерi де артады, нəти-жесiнде кальций карбонатының ерiгiштiгi жоғарылап, гидро-карбонат- иондар көбейедi. СО2 мөлшерi азайғанда сутек ион-дарының концентрациясы төмендейдi де, кальций карбонаты-ның көбiрек тұнбаға түсуi байқалады. Осылайша мұхит сула-рындағы көмiртек иондары тұрақтанып, атмосфераның анто-ропогендiк ластануынан жиналған СО2 артық мөлшерi сiңiрi-ледi. Қорыта айтқанда, су биосферада ең негiзгi роль атқарушы болып табылады, себебi тiрi организмдердегi барлық биохи-миялық процестер тек су қатысында ғана жүре алады, сон-дықтан да олардың клеткалары мен тканьдерiнiң көп бөлiгi судан тұрады. Су — əлемнiң ең үлкен байлығы. Бiрақ бiздiң планетамыз-дағы тұщы судың қоры санаулы ғана, барлық су ресурстары-ның 3% ғана. Таза судың жетiспеушiлiгi жер шарының көп-теген аудандарындағы өткiр мəселелердiң бiрi болып отыр. Жердегi су ресурстары жалпы алғанда, жер бетiлiк немесе континетальды сулар, Бүкiл Əлемдiк мұхит сулары жəне жер астылық сулар болып үш топқа бөлiнедi. Жер бетiлiк, не кон-тинентальды суларға — өзен, көл, жабық теңiздер, батпақтар, атмосфералық жауын-шашын сулары, мұздықтар суы, Бүкiл Əлемдiк мұхитқа мұхиттар мен оларға құятын теңiздер, ал жер астылық суларға топырақ ылғалдары, жер астылық грунт сулары жатады. Судың химиялық құрамы бiр-бiрiне байланыссыз екi фак-тордың — тарихи-табиғи жəне геологиялық жағдайлар мен антропогендiк фактордың əсерiнен қалыптасады. Судың химиялық құрамының түрлiше болуы себептi оларды минералдану дəрежесiне байланысты төмендегiше классифика-циялауға болады (1 г/л): тұщы су -------------------1 ге дейiн тұздылау-------------------1-25 тұзды -------------------26-50 ащы ------------------->50 Жер бетiндегi тұщы су қорының 97% Антарктида, Грен-ландия, полюстер мен таудағы мұздықтардың үлесiне тиедi. Егер осы мұздықтарды Жердiң бетiне бiрдей етiп бөлсе, онда ол қалыңдығы 53 м қабат түзген болар едi. Бiрақ осындай тұ-щы су қорын пайдалану əлi күнге мүмкiн болмай отыр. Құрлықтың бар болғаны шамамен 3% көлдер мен өзендер алып жатыр. Сондықтан да тұщы судың жетiспеушiлiгi түсi-нiктi жағдай деуге болады. Табиғатта су айналымы үздiксiз жүрiп отырады. Күн сəуле-сiнiң əсерiнен Мұхит суларының, құрлықтың беттерiнен жəне өсiмдiктердегi транспирация арқылы су үздiксiз буланады. Нə-тижесiнде атмосфера су буларымен қанығады. Буланған су конденсацияланып, бұлттар түзiп, атмосфералық жауын-ша-шын болып жер бетiне жауады. Жерде оның бiраз бөлiгi топы-рақ пен өсiмдiктер беттерiнен буланып, бiразы топыраққа сi-ңiп, өсiмдiктерге сiңiрiледi, не топырақтың терең қабаттарына өтiп, онда грунт суларымен бiрге қайтадан жер бетiне шығып, мұхиттарға қосылады. Жауын-шашынның бiраз бөлiгi топырақ беттерiнде қалып, өзендерге қосылады. Жердiң климаты. «Адам — климат» проблемасы əрқашан да болған. Өте ертедегi кезеңдерде-ақ, бұдан 2500 жыл бұрынғы Грецияның қалаларында бұрынғы өткен кезеңдердегi климаттық жағдайларды сипаттайтын парадигмалар болған. Климат пен ауа райына деген қызығушылық Ертедегi Грецияда осы құбылыстар туралы iлiмнiң келiп шығуына əкелдi деуге болады. Ауа райы мен климат туралы ең алғашқы еңбек ұлы ойшыл Аристотельдiң (б.э.д.384-322 ж) «Метеорологика» атты еңбегi болды. Аристотельдiң шəкiртi Теофраст (б.э.д.372-287 ж) ауа райының белгiлерi туралы трактат жазып, онда атмосфеарның күйiн бiрнеше тəулiк, апта немесе тiптi айлар бұрын анықтайтын белгiлерiн сипаттап жазды. Осы трактаттың көпке белгiлi «Егер кешке қарай жел болса, теңiзшiге қорқыныш жоқ. Ал таңертеңгi басталған жел теңiзшiге жайсыздық əкелер» деген фразасы тiптi қазiргi кезде де өз маңызын жойған жоқ. Климат деген түсiнiктi Ертедегi Греция оқымыстылары ен-гiздi. Грек тiлiнен аударғанда климат деген «наклон» деген сөз. Шын мəнiнде, климатқа əсер ететiн негiзгi фактор жер бетiнiң жарықталыну жағдайы. Бұл жағдайлар жердiң барлық нүкте-лерiндегi белгiлi уақыт, не жыл бойынша факторлардың, оның iшiнде, температура, ылғалдылық, қысым, желдiң бағыты мен мұхит ағыстарының бағыттары орташаланған көрсеткiштерiнiң жиынтықтары. Климаттың барлық параметрлерiнiң iшi нде тiрi организм-дердiң дамуы үшiн ең маңызды роль атқаратын температура, себебi, биологиялық процестер бар болғаны 0 ден 500С қа дейiнгi аз диапазонда ғана қалыпты өтедi. Климаттың темпера-туралық режимiндегi болатын бiршама өзгерiстердiң өзi флора мен фаунада елеулi өзгерiстерге əкеледi. Криосфера. Крисофера (қар, мұз, мəңгiлiк мұз аймақтары) — климаттық жүйенiң компонентi болып, шағылдыру қабiлетi (альбедо) жоғары, жылу өткiзгiштiгi төмен. Жаңа жауған қар түскен күн сəулесiнiң 90% шағылдырады. Қар мен мұздар планета бетiне “жапсырылған” айна сынықтары тəрiздi. Мұздардың 90% Ан-тарктидада, бiрақ планетадағы мұздардың негiзгi массасы те-ңiздердiң мұзы мен қар түрiнде болады. Солтүстiк жарты шар-да Солтүстiк мұзды мұхит акваториясындағы мұз жазда 8 млн км2, ал қыста 18 млн км2 созылып, көлемi Австралияның көле-мiнен 2 есе көп көлем алады. Оңтүстiк жарты шарда Антарк-тида маңында қыстыгүнi мұз 20 млн км2 алады. Тұщы судың жетіспеушілігі. Қазiргi таңда əлемнiң көптеген елдерiнде тұщы судың дефицитi байқалып отыр. Бұл жағдай су қорының құрлықта бiркелкi таралмағандығынан, халық санының өсуiнен жəне өндiрiс пен ауыл шаруашылығының қарқынды дамуынан қа-лыптасып отыр. Жүргiзiлген еесптеулер бойынша, жер шарын-да суды əртүрлi мақсатқа пайдалануға жыл сайын шамамен 150 км3, ал өзендер мен жер асты суларынан 600 км3 алынады. Бы-лайша айтқанда, суды пайдаланудан қоры əлдеқайда көп жəне жеткiлiктi болу керек. Бiрақ табиғи сулардың химиялық құра-мына қатты əсер ететiн фактор — адамның шаруашылық əрекетiнiң нəтижесiнде қалалар санының көптеп өсуi суды пайдаланудың ғана емес, сонымен бiрге ағызынды сулардың да өсуiне əкеп соғуда. Ауылшаруашылық жəне өндiрiс орындары ағызынды сулармен бiрге өзендерге суды ластаушы заттарды да ағызады. Нəтижесiнде табиғи суларда ерiген оттегiнiң мөл-шерi азайып, органикалық заттардың ыдырау жағдайлары на-шарлап, олардың концентрациясы көбейедi. Жер бетiлiк суларға жыл сайын 450 км3 ағызынды сулар ағызылады. Олардың тек қана жартысына жуығы алдын ала тазартылады. Ал табиғи сулар өздерiнiң өздiгiнен тазару қабi-летiн сақтауы үшiн ағызынды сулардың көлемi ондаған есе аз болуы керек. Адамзат қоғамында адамдардың жартысына жуығы судың жетiспеушiлiк проблемасын бастан кешiруде. Құрлықтың 60% шөл жəне жартылай шөл жерлер. Жер шарының осы құрғақ-шылық аудандарында адамдар ауыз судың өзiнiң тапшылығы-ның қасiретiн тартуда. Осындай сусыз аймақтарға Мексика, Пəкiстан, Иран, Алжир, АҚШ ондаған штаттары жəне т.б. Бұ-лармен қатар ТМД елдерiнiң кейбiр Орта Азиялық мемлекеттерi. Тұщы судың жетiспеушiлiгi гумидтi деп аталатын ылғал климатты аймақтарда да байқалуда. АҚШ бiрқатар штаттарын-да, Канадада, Оңтүстiк Американың, Азияның, Африканың тропиктiк аймақтарында су ресурстары мол болғанымен, олар-дың ластану салдарынан “судың жетiспеушiлiгi” байқалуда. АҚШ халқының 1/7 бөлiгi су тапшылығын бастан ке-шiруде. Сол сияқты Батыс Европаның бiрқатар мемлекеттерi де осындай жағдайда. Сондықтан бүкiл адамзат қоғамына қауiп төндiрген су жетiспеушiлiгi, барлық елдердiң ғалымдары мен инженерлерiн халықты сумен қамтамасыз етудiң түрлi жолда-рын iздестiруге жұмылдыруда. Осы ретте жер астылық сулар-ды зерттеу, пайдалану жолдары қарастырылуда, себебi олар-дың қоры барлық дерлiк материктерде мол. Айсбергтер суын пайдалану жолдары iздестiрiлуде. Соңғы жылдары ғалымдар ащы суларды тұщыту мəселелерiмен де айналысуда. Бұл үшiн көптеген елдерде суды жұмсартатын станциялар салынуда. Қазiр əлемде 800 ден аса осындай станциялар жұмыс iстей-дi, олар күн сайын 1,7 млн м3 тұщы су алады, оның 90% ауыз су ретiнде пайдаланылады. Бiздiң елiмiзде Атырау қаласы осындай суды пайдаланады. Өздiгiнен тазару. Су ресурстарының ”мұхит — атмосфера — жер — мұхит„ системасындағы айналым процестерi нде тамаша бiр қасиетi — өздiгiнен қайта қалпына келу қабiлетi. Табиғатта тұщы суды материктерден мұхиттар мен теңiздерге, олардан қайтадан керi қарай қайта алып келетiн алып ”механизм„ үнемi жұмыс iстейдi. Гидросферадағы өздiгiнен тазару процесi заттардың айна-лымымен байланысты. Бұл процесс табиғи суларда оларда тiр-шiлiк ететiн тiрi организмдердiң тiршiлiк iс-əрекеттерi нəтиже-сiнде жүзеге асады. Сондықтан табиғатты қорғаудың аса ма-ңызды мiндеттерiнiң бiрi табиғи сулардың осы қасиетiн сақтап қалуға барынша мүмкiндiк жасау. Əрбiр су көзi — түрлi тiрi организмдер, сол ортаға тəн ар-найы организмдер, өсiмдiктер, микроорганизмдер тiршiлк ете-тiн, олар үнемi көбейiп, өлiп отыратын тiрi, күрделi экожүйе. Егер су көзiне бактериялар, не химиялық қосылыстар түсетiн болса, онда өздiгiнен тазару процесi тез жүрiп, су өзiнiң бас-тапқы таза күйiне қайта келедi. Өздiгiнен тазару процесiне əсер ететiн факторлар түрлiше. Оларды шартты түрде үшке бөлуге болады: физикалық, химиялық жəне биологиялық. Судың өздiгiнен тазару процесiне əсер ететiн физикалық факторлардың iшiнде ластаушы заттардың сұйылуы, еруi жəне араласуы негiзгi роль атқарады. Өзен суының интенсивтi ағысы судағы ластаушы заттардың жақсы араласып, концентра-цияларының төмендеуiне себеп болады. Судағы ерiмейтiн тұн-балардың су түбiне шөгуi ластанған судың өздiгiнен тазаруына жағдай жасайды. Микроорганизмдер өз салмақтарымен, немесе судағы органикалық жəне органикалық емес заттарға қосылып, олармен бiрге су түбiне шөгедi. Судың өздiгiнен тазаруына əсер ететiн аса маңызды фи-зикалық фактор Күннiң ультракүлгiн сəулесi. Бұл сəулелердiң əсерiнен су зарарсызданады. Ультракүлгiн сəулелер белокты коллоидтарды жəне микроб клеткалары протоплазмаларының ферменттерiн жойып жiбередi. Гидросфераның ластануы. Жер планетасындағы судың жалпы мөлшерi — 1386 млн.км3. Бұл судың 96,5 % Əлемдiк мұхитқа тиесiлi. (13-кесте). Мұхиттардың орташа тереңдiгi 3704 м ал ең тереңi — 11034 м Жер қойнауының жоғарғы бөлiгi нде түрлi тереңдiкте жер асты суының қоры бар. Тұщы сулар əдетте, 150-200 м терең-дiкте орналасады да, тереңдеген сайын тұздана бередi. Жер астындағы тұщы сулардың көлемi жер бетiлiк тұщы су көлемiнен 100 есе көп. Су табиғатта үш түрлi агрегат күйде (қатты, сұйық, газ) кездеседi. Қазiргi кезде адамзат қоғамында бiр жылда тұщы судың 3000 км3 шамасындайы жұмсалады. Суды ең көп пайдаланатын ауыл шаруашылығы. Ауыл шаруашылығында пайдаланылған судың төрттен үш бөлiгi қайтарылмайды. Мысалы, 1 тонна бидай өсiру үшiн барлық вегетациялық кезеңi нде 1500 тонна, 1тонна күрiшке — 7000 тонна, мақтаға 10 000 тонна су жұм-салады. Кесте 3 Жердегi су қорлары
Өнеркəсiпте 1т. өнiм алу үшiн болат, шойын — 15-20 м3, ка-льцийленген сода — 10, күкiрт қышқылы — 25-80, азот қыш-қылы — 80-180, синтетикалық жiбек — 300-400 м3, синтети-калық талшық — 500, мыс — 500, пластмасса — 500-1000, синтетикалық каучук — 2000-3000 м3 т.с.с. су жұмсалады. Қу-аты 300000 квт/сағ. Жылу электр станциясына жылына 300 км3 су қажет. Соңғы жылдары өзен, көл, теңiз бен мұхит суларының лас-тануы қатты байқалуда. Табиғи суларды ластаушы негiзгi көз-дер төмендегiлер: 1) өндiрiс орындарынан шыққан поллютанттар бар атмо-сфералық сулар; фекалийлер, детергенттер, микроорганизмдер (олардың iшiнде патогендi де) бар тұрмыстық сулардан құралған ағы-зынды сулар; суды көп пайдаланатын қара металлургия, химия, орман-химия, мұнай өңдеу өнеркəсiптерiнiң ағызынды сулары. Өндiрiстiң дамуына жəне суды пайдаланудың артуына бай-ланысты ағызынды сулардың мөлшерi де артып отыр. 60 жыл-дардың өзiнде-ақ жыл сайын əлемде 700 млрд м3 ағызынды сулар жиналатын едi. Өзендердiң ластануы соңғы жылдары қатты байқалып отыр. Мысалы, тек қана Рейн өзенi жыл сайын 941 т. сынап, 1040 т. мышьяк, 1700 т. қорғасын, 1400 т. мыс, 13 000 т. мырыш, 100 т. хром мен 20 млн т . түрлi тұздармен лас-танады. Жер бетiндегi ең лас — Жерорта теңiзi болып табылады. Ағызынды сулардың зиянды əсерiнен ондағы балықтардың 80 процентi қырылып қалған. Кемелердiң апатқа ұшырауынан, танкер резервуарларын жуған судан жəне мұнай өндiру жұмыс-тары кезiнде жыл сайын Əлемдiк мұхит сулары 12-15 млн т. мұнаймен ластанады. Судың бетiндегi мұнай қабаты атмосфера мен гидросфера арасындағы газ алмасу процесiн бұзып, оттек-тiң жетiспеушiлiгiнен гидробионттардың қырылып қалуына себеп болады. Ауыл шаруашылығы да суды ластаушы көздердiң бiрi бо-лып саналады. Ауыл шаруашылығында қолданылатын улы химикаттар топырақтан шайылып, суға түседi. Мал шаруашы-лығында түзiлген өлi органикалық заттар (көң, шiрiндi, моче-вина) топырақтан суға түсiп, олардың көп массасы улы əсерi болмаса да, су экожүйелерiне едəуiр əсер етедi. Органикалық заттары бар ағызынды суда биогендi элементтер əсiресе, азот пен фосфор көп болады, олардың əсерiнен суда фитопланктон жаппай көбейiп дами бастайды, əсiресе көк жасыл, қоңыр балдырлар тез көбейiп, жоғарғы сатыдағы су өсiмдiктерiнiң қарқынды дамуына жағдай жасайды. Бұл организмдер өсiп, дамып, өлiп, нəтижесiнде судағы органикалық заттардың мас-сасы артады. Аэробты организмдердiң оттекпен тыныс алуы нəтижесiнде тез арада оттектiң жетiспеушiлiгi туындайды. Сондықтан су тiршiлiкке жарамсыз болып, онда анаэробты процестер басым бола бастайды. Бұл процесс эвтрофикация деп аталады. Эвтрофикация дегенiмiз — суда табиғи, не антро-погендiк факторлар əсерiнен биогендi элементтердiң жинақта-луы нəтижесiнде су объектiлерiнiң биологиялық өнiмдiлiгiнiң артуы. Анаэробты процестер судың екiншi реттiк ластануы болып табылады. Эвтрофикация — суға оңай тотығатын минералды тыңайтқыштардың түсуi, не егiстiктерден азот пен фосфор тыңайтқыштарының шайылуы нəтижесiнде де болуы мүмкiн. Атмосфераның ластануына қарағанда сулардың ластануы көбiрек қауiп туғызатын себептерiн төмендегiше деуге бо-лады: сулы ортада өздiгiнен тазару, ауаға қарағанда əлдеқайда жəй жүредi; судың ластану көздерi өте көп; сулы ортада жүретiн табиғи процестер ластаушылар əсе-рiне сезiмтал жəне олар атмосферада жүретiн процестерге қа-рағанда жер бетiндегi тiршiлiк үшiн аса маңызды болып та-былады. Кесте 4
Суды тазарту жəне ластанудан қорғау Табиғи суларда олардың өздiгiнен тазару құбылысы жүредi. Бiрақ бұл процесс өте жай жүредi. Өндiрiстiк-тұрмыстық қал-дықтар мөлшерi салыстырмалы аз болған кезде өзендерде өздiгiнен тазару құбылысы жеткiлiктi дəрежеде жүрген болар едi. Бiрақ, өкiнiшке орай, қазiргi таңда ғылыми — техникалық революцияның қарқынды дамуынан судың ластану деңгейiнiң қарқыны өте мөте жоғарылап отыр. Сол себептен, ағызынды суларды тазарту жəне оларды қайтадан пайдалану қажеттiлiгi туындап отыр. Ағызынды суларды оларды ластаушы заттардан тазарту күрделi процесс. Олар — механикалық, физико-химиялық жəне биологиялық болып бөлiнедi. Бұл əдiстердiң əрқайсысын таң-дап алу ағызынды судың ластану сипаты мен ондағы қоспалар-дың зияндылығына байланысты. Суды тазартудың механикалық əдiсi бойынша суды тұндыру жəне сүзу арқылы ондағы механикалық қоспалардан тазарта-ды. Көлемi түрлi бөлшектер мөлшерiне қарай əртүрлi конст-рукциялы торлармен, су бетiлiк қоспалар — май, смола, мұнай ұстағыштар арқылы сүзiледi. жүктеу/скачать 0,7 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||