Курсовая работа: Моделювання і прогнозування стану водного об’єкта внаслідок антропогенного впливу
Ароматичні вуглеводи (до 20-40% загального складу) - ненасичені циклічні сполуки ряду бензолу, які містять в кільці на 6 атомів вуглецю менше, ніж циклопарафіни. В нафті присутні летючі сполуки з молекулою у вигляді одинарного кільця (бензол, толуол, ксилол), а також біциклічні (нафталін) та напівциклічні (пірин)сполуки.
Олефіни або алкени (до 10% загального складу) - ненасичені нециклічні сполуки з одним або двома атомами водню біля кожного атома вуглецю в молекулі, яка має прямий або розгалужений ланцюг.[8]
Нафта і нафтопродукти є найбільш поширеними забруднюючими речовинами світового океану. На початку 80-х років XX століття до океану щорічно надходило близько 1,6•107 т/рік нафти, що складало 10,23% її світового видобутку. Найбільші втрати нафти пов'язані з її транспортуванням з районів видобування. Аварійні ситуації, виливи за борт танкерів промислової та баластної води, - все це зумовлює присутність постійних полів забруднення на трасах морських шляхів. В період за 1962-1979 роки в результаті аварій в морське середовище надійшло близько 1,2•107 т нафти. Починаючи з 1964 року на дні Світового океану просвердлено близько двох тисяч свердловин, з яких лише через незначні ушкодження щорічно втрачається нафти близько 107 т/рік. Великі маси нафти та нафтопродуктів надходять до морів та океанів по річках з побутовими та зливними стоками. Обсяги забруднень з цих джерел становлять близько 2•106 т/рік по побутовим та 107 т/рік по промисловим стокам. Потрапляючи в морське середовище, нафта спочатку розтікається по поверхні води у вигляді плівки, утворюючи шари різної товщини. За кольором плівки можна визначити її товщину.
Нафтова плівка змінює склад спектра та інтенсивність проникнення світла у воду. Проникнення світла через тонкі прошарки нафти зменшується на 10...20% (товщина плівки 280 нм) та 60...70% (товщина плівки 400 нм). Плівка товщиною 30-40 мкм повністю поглинає інфрачервоне випромінювання.
Змішуючись з водою нафта утворює емульсію двох типів: пряму - "нафта у воді" і зворотну - "вода в нафті". Прямі емульсії, складені диспергованою до крапель діаметром до 10,5 мкм нафтою, менш стабільні і є характерними для нафт, які містять поверхнево активні речовини. При видаленні летючих фракцій, нафта утворює в'язкі зворотні емульсії, які можуть зберігатись на поверхні води тривалий час, переноситись течією, викидатись на узбережжя та осідати на дно.
3.5 Пестициди
Пестициди складають групу штучно створених речовин, які застосовуються для боротьби із шкідниками і хворобами рослин. Пестициди поділяють на такі найбільш поширені групи:
інсектициди - застосовують для боротьби із шкідливими комахами;
фунгіциди та бактерициди - застосовують для боротьби з бактеріальними хворобами рослин;
гербіциди - застосовують проти бур'янів.
Встановлено, що пестициди, знищуючи шкідників, шкодять багатьом корисним організмам і біоценозу загалом. В галузі сільськогосподарського виробництва давно вже існує проблема переходу до використання замість хімічних (забруднюючих природне середовище) до біологічних (порівняно екологічно чистих) методів боротьби із шкідниками сільськогосподарських культур. В наш час на світовий ринок надходить понад 1,5•107 т/рік пестицидів. Близько 1,2•107 т цих речовин вже увійшло до складу наземних і морських екосистем зольними і водними шляхами. Промислове виробництво пестицидів супроводжується появою великої кількості побічних продуктів, які забруднюють стічні води. У водному середовищі найчастіше зустрічаються представники інсектицидів, фунгіцидів, гербіцидів.
Синтезовані інсектициди поділяються на три основних групи:
- хлорорганічні;
- фосфорорганічні;
- карбонати.[2]
Хлорорганічні інсектициди отримують шляхом хлорування ароматичних та гетероциклічних рідких вуглеводнів. До них належать ДДТ та його похідні, в молекулах яких сталість аліфатичних та ароматичних груп при спільній присутності зростає, а також різні хлоровані похідні (хлородіенадрін). Ці речовини мають період напіврозпаду до декількох десятків років і досить стабільні до біодеградації. У водному середовищі часто зустрічаються поліхлорбіфеніли, які є похідними від ДЦТ без аліфатичної частини.
За останні 40 років використано більше як 1,2•107 т поліхлорбіфенілів при виробництві пластичних мас, барвників, електричних трансформаторів та конденсаторів. Поліхлорбіфеніли надходять до оточуючого середовища в результаті скиду промислових стічних вод та спалювання твердих речовин на звалищах. Останнє згадуване джерело постачає поліхлорбіфеніли в атмосферу, звідки вони з атмосферними опадами надходять в усі райони земної кулі. Так, в пробах снігу з Антарктиди виявлено вміст поліхлорбіфенілів в межах 0,03-1,2 кг/м3 .
3.6 Синтетичні поверхневоактивні речовини
Детергенти (поверхневоактивні речовини - ПАР) відносять до обширної групи речовин, які зменшують поверхневий натяг рідини і, зокрема, води. Вони входять до складу синтетичних миючих засобів, широко використовуються у побуті та промисловості. Разом із стічними водами синтетичні ПАР надходять до материкових вод і морського середовища. Синтетичні миючі засоби містять поліфосфати натрію, в яких розчинені детергенти, а також цілий ряд додаткових інгредієнтів, які є токсичними для водних організмів: ароматизуючі речовини, відбілюючі реагенти (персульфати, перборати), кальцинована сода, карбоксилцелюлоза, силікати натрію. В залежності від природи і структури гідрофільної частини молекул синтетичні ПАР поділяють на:
- аніоноактивні;
- катіоноактивні;
- амфотерні;
- неіоногенні.
Останні не утворюють іонів у воді. Найпоширенішими серед синтетичних ПАР є аніоноактивні речовини. На їх долю припадає понад 50% всіх синтетичних ПАР.[2]
Наявність синтетичних ПАР в стічних водах промисловості пов'язане з використанням їх в таких процесах, як флотаційне збагачення руд, розділення продуктів хімічних технологій, отримання полімерів, покращення умов бурових робіт нафтових та газових свердловин, боротьба з корозією обладнання. В сільськогосподарському виробництві синтетичні ПАР використовують в складі різноманітних меліорантів та як штучні структуроутворювачі для поліпшення структури ґрунтів сільськогосподарського використання.
3.7 Теплове забруднення водойм
Теплове забруднення поверхні водойм та прибережних морських акваторій виникає в результаті скиду нагрітих стічних вод електростанціями та деякими промисловими виробництвами.
Скиди нагрітих вод в багатьох випадках зумовлюють підвищення температури води у водоймах на 6-8 °С. Площа плям нагрітих вод в прибережних водах може досягати 30 км2 . Більш стала (стабільна) температурна стратифікація перешкоджає водообміну поміж поверхневими та придонними шарами води. Розчинність кисню у водах зменшується, а споживання його зростає, оскільки із збільшенням температури підсилюється активність аеробних бактерій, які розкладають органічні речовини, підсилюється видове різноманіття фітопланктону і всієї флори водоростей в цілому.
На підставі узагальненого досвіду, можна зробити висновок про те, що ефекти антропогенного впливу на водне середовище виявляються на індивідуальному та популяційно-біоценотичному рівнях і тривала дія забруднюючих речовин призводить до значного спрощення водних екосистем.[8]