Контроль качества и методы очистки природных вод

Влияние воды и растворенных в ней веществ на организм человека. Санитарно-токсикологические и органолептические показатели вредности питьевой воды. Современные технологии и методы очистки природных и сточных вод, оценка их практической эффективности.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Курсовая работа

Контроль качества и методы очистки природных вод

Введение

Вода - ценнейший природный ресурс. Она играет исключительную роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни. Огромное значение вода имеет в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Общеизвестна необходимость ее для бытовых потребностей человека, всех растений и животных. Для многих живых существ она служит средой обитания.

Общее количество воды на земле оценивается в 14000 млн. кмі. Однако стационарные запасы пресных вод, пригодных для использования составляют всего 0,3% объема гидросферы (около 4 млн. кмі).

Единовременный запас воды во всех реках земного шара составляет примерно 1200 кмі, причем этот объем возобновляется примерно каждые 12 суток.

Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сельского хозяйства, значительное расширение площадей орошаемых земель, улучшение культурно-бытовых условий и ряд других факторов все больше усложняет проблемы обеспечения водой.

Потребности в воде огромны и ежегодно возрастают. Ежегодный расход воды на земном шаре по всем видам водоснабжения составляет 3300-3500 кмі. При этом 70% всего водопотребления используется в сельском хозяйстве.

Много воды потребляют химическая и целлюлозно-бумажная промышленность, черная и цветная металлургия. Развитие энергетики также приводит к резкому увеличению потребности в воде. Значительное кол-во воды расходуется для потребностей отрасли животноводства, а также на бытовые потребности населения. Большая часть воды после ее использования для хозяйственно-бытовых нужд возвращается в реки в виде сточных вод.

Дефицит пресной воды уже сейчас становится мировой проблемой. Все более возрастающие потребности промышленности и сельского хозяйства в воде заставляют все страны, ученых мира искать разнообразные средства для решения этой проблемы.

На современном этапе определяются такие направления рационального использования водных ресурсов: более полное использование и расширенное воспроизводство ресурсов пресных вод; разработка новых технологических процессов, позволяющих предотвратить загрязнение водоемов и свести к минимуму потребление свежей воды.

1. Влияние воды и растворенных в ней веществ на организм человека

Все биохимические процессы у человека сводятся к химическим реакциям в водном растворе - обмену веществ в организме. Вода составляет основу нашего тела.

В организме взрослого человека содержится около 70% воды. Чем моложе организм, тем больше удельный вес воды в его составе. Так, в 6-недельном эмбрионе содержится 97,5% воды, в новорожденном организме - 70-83%. Вода входит в состав всех тканей человеческого тела: в крови ее около 81%, в плотных тканях (мышцы) - 75%, в костях - около 20%.

Велика роль воды как среды для химических реакций, совершающихся в процессе обмена веществ. В жидкой среде происходит переваривание пищи и всасывание в кровь питательных веществ. Ежесуточно в просвет желудочно-кишечного тракта выделяется 1500 мл слюны, 2500 мл желудочного сока, 700 мл сока поджелудочной железы, 3000 мл кишечных соков. С помощью воды из организма человека выводятся вредные продукты обмена.

Вода в организме может быть свободной (мобильной), составляющей основу внеклеточной и внутриклеточной жидкости; конституционной, входящей составной частью в молекулы белков, жиров и углеводов; связанной, входящей в состав коллоидных систем.

Взрослый человек употребляет в среднем 2,5 л воды в сутки. Из этого количества 1,2 л приходится на питьевую воду, 1,0 л - на воду, поступившую с пищей, и 0,3 л - на воду, которая образуется в самом организме в процессе обмена веществ. Такое же количество воды выводится из организма: через почки около 50% этого объема, с потом через кожу - 32%, с выдыхаемым воздухом через легкие - 13%, через кишечник - 5%.

Недостаток воды в организме тяжело переносится человеком. Избыток воды приводит к перегрузке сердечно-сосудистой системы, вызывает изнуряющее потоотделение, сопровождающееся потерей солей и водорастворимых витаминов, ослабляет организм.

В процессе эволюции в организме выработался сложный и тонкий механизм, обеспечивающий нормальный водный баланс. При недостатке в организме воды появляется чувство жажды, выражающееся своеобразным ощущением сухости в полости рта и глотки. Экспериментально было показано, что центр, регулирующий водный обмен, локализуется в стволовой части головного мозга. Основной причиной возникновения жажды является нарушение оптимальных соотношений между водой, солями и органическими веществами крови, в результате чего повышается осмотическое давление жидкости организма.

1.1 Содержащиеся в воде органические соединения и их воздействие на организм человека

Все органические соединения, находящиеся в воде, можно условно разделить на мелкие (размер молекулы - меньше 100 килодальтон) и крупные (размер молекулы - от 100 килодальтон). Наиболее опасны для человека крупные органические соединения, которые на 90% являются канцерогенами или мутагенами. Наиболее опасны хлорорганические соединения, образующиеся при кипячении хлорированной воды, т.к. они являются сильными канцерогенами, мутагенами и токсинами. Остальные 10% крупной органики в лучшем случае нейтральны в отношении организма. Полезных для человека крупных органических соединений, растворенных в воде, всего 2-3 (это ферменты, необходимые в очень малых дозах).
Воздействие органики начинается непосредственно после питья. В зависимости от дозы это может быть 18-20 дней или, если доза большая, 8-12 месяцев.

1.2 Содержащиеся в воде ионы тяжелых металлов и их воздействие на организм человека

Тяжелые металлы, попадая в наш организм, остаются там навсегда, вывести их можно только с помощью белков молока и белых грибов. Достигая определенной концентрации в организме, они начинают свое губительное воздействие - вызывают отравления, мутации. Кроме того, что сами они отравляют организм человека, они еще и чисто механически засоряют его - ионы тяжелых металлов оседают на стенках тончайших систем организма и засоряют почечные каналы, каналы печени, таким образом, снижая фильтрационную способность этих органов. Соответственно, это приводит к накоплению токсинов и продуктов жизнедеятельности клеток нашего организма, т.е. самоотравление организма, т.к. именно печень отвечает за переработку ядовитых веществ, попадающих в наш организм, и продуктов жизнедеятельности организма, а почки - за их выведение наружу.

К тяжелым металлам относятся Pb (свинец), Al (алюминий), Mn (марганец), Si (кремний), Fe (железо), Se (селен), Zn (цинк), Hg (ртуть), Cd (кадмий).

Марганец забивает канальцы нервных клеток. Снижается проводимость нервного импульса, как следствие повышается утомляемость, сонливость, снижается быстрота реакции, работоспособность, появляются головокружение, депрессивные, подавленные состояния. В водопроводной воде - избыток марганца. Марганец почти невозможно вывести из организма. Алюминий так же оказывает общее отравляющее и засоряющее действие на организм человека. В водопроводной воде его избыток связан с тем, что излишки железа на водозаборе удаляют сульфатом алюминия. Селен необходим человеку в очень малых дозах, при малейшем превышении дозы он превращается в канцероген, мутаген и токсин. Железо бывает в природе в трех состояниях - молекулярное железо, FeІ⁺ - необходимо в организме человека как переносчик кислорода (в молекуле гемоглобина 4 иона FеІ⁺) и Fеі⁺ - вредное для человека. Железо необходимо организму человека, но только в определенной пропорции и в виде иона FеІ⁺. Кальций необходим в организме человека для строения костной ткани (зубы, кости), мышечной ткани (мышцы, мышца сердца), поддержания проводящей функции нервной ткани. При избытке кальций нейтрален по отношению к организму человека, однако, это снижает качество воды - соли кальция образуют накипь и мутность воды. Магний необходим для нормальной деятельности нервных клеток. Однако его количество в воде должно быть ограниченно, т.к. при избытке он действует наподобие марганца - засоряет канальцы нервных клеток, только он менее активен и проще выводится из организма. Калий также необходим для нормальной жизнедеятельности организма, т.к. является компонентом калий-натриевого насоса. Кроме того, особенно важен калий для сердечно-сосудистой деятельности, т.к. он нормализует давление крови и работу сердца.

Загрязнения, поступающие в организм с питьевой водой, провоцируют возникновение многих заболеваний. Влияние некоторых ингредиентов состава питьевой воды на здоровье человека можно проследить на основании данных таблицы 1.

Таблица 1. Перечень вредных веществ, которые могут содержаться в питьевой воде, их источников и характер воздействия на организм человека

Вещества	Источники	Воздействие на организм
алюминий	Другие файлы: Методы очистки природных вод Химическое загрязнение природных вод и его влияние на процессы, происходящие в биосфере. Методы очистки сточных вод и системы водообеспечения. Разрабо... Экологическая оценка процессов загрязнения природных вод и технологий их очистки на станциях "Водоканала" Источники загрязнения гидросферы, виды загрязнений и их специфика. Классификация природных вод по различным признакам. Процессы эвтрофирования водоемо... Очистка природных вод В книге описаны методы очистки природных вод при их использовании в промышленном и городском водоснабжении. Рассмотрены также методы обработки воды д... Справочник по очистке природных и сточных вод Качество воды.Свойства природных и сточных вод.Требования к качеству воды.Прогноз качества воды водных объектов.Подготовка воды.Коагулирование воды.Ме... Показатели качества воды и их определение Температура как гидрологическая характеристика водоема. Органолептические показатели качества воды. Показатели щелочности и кислотности проб воды. Осн...