Юрий Новиков - Вода и жизнь на Земле
В последнее время ведутся большие работы в области автоматизации средств контроля качества воды и совершенствования способов его регулирования. Контроль, осуществляемый с помощью автоматических приборов, способствует более быстрому принятию решений и проведению мероприятий по устранению неблагоприятных воздействий на источники водоснабжения населения. Автоматизация контроля качества воды проводится по двум следующим направлениям: прямое измерение величин концентрации загрязнений с помощью определенных датчиков (в виде электрического сигнала) и автоматизация уже известных процессов анализа воды.
В нашей стране созданы и успешно действуют многочисленные приборы автоматизированного контроля качества воды для стационарных и передвижных лабораторий, а также для работы в полевых условиях. Переносные приборы предназначены в основном для получения экспресс-информации о состоянии отдельных участков водоема, в полевых условиях, с борта лодки, берега и береговых сооружений. Полученные данные позволяют быстро принять нужные решения по устранению неблагоприятных воздействий на контролируемый водоем.
Приборы автоматического контроля качества воды широко применяются в автоматизированных системах управления водоохранных комплексов (АСУ ВК), разработанных за последние годы в нашей стране и за рубежом.
В зарубежных странах автоматические станции именуются мониторами. В состав мониторов входит аппаратура для автоматического отбора проб воды (насосная система), для измерения тех или иных показателей (блок датчиков), для обработки получаемой информации (преобразовательная часть системы для передачи информации). Такие системы станций действуют на некоторых водоемах США, Англии, ФРГ, Японии, Польши, Венгрии, ГДР, Чехословакии и других стран.
В СССР создана автоматизированная система управления водоохранным комплексом АСУ ВК на участке р. Северский Донец (от г. Славянска до пос. Светличного). Отличительной особенностью этой системы по сравнению с имеющимися за рубежом является введение в нее звеньев контроля параметров стока и устройств регулирования качества речной воды. Цель работы системы — обеспечение соблюдения санитарных норм на качество воды в створах крупных водопользователей. Система включает: 8 станций контроля речной воды (КР), 6 станций контроля сточных вод (КС), 5 местных диспетчерских пунктов (МДП) и центральный диспетчерский пункт (ЦДП). Предусматривается регулирование расходов сточных вод из 3 накопителей и режима эксплуатации водохранилища.
Станции контроля речной воды предназначены для автоматического отбора проб, их хранения в течение суток и текущего измерения показателей качества воды. Поскольку система, кроме целей управления, служит и для автоматизации сбора и обработки информации по данным, контролируемым в настоящее время, состав измеряемых показателей широк. Каждые 30 мин. автоматически предполагается определять уровень и температуру воды, ее электропроводность, pH, еН, мутность, O2, содержание меди, железа, аммиака, фенола и фосфатов. Будут измеряться лабораторными методами и вводиться в систему с пультов ручного ввода информации данные о сухом остатке, БПК5, хлоридах, фосфоре, сульфатах, нитритах, нитратах, бактериологических показателях, ароматических амино- и нитросоединениях, никеле, запахе и цветности. КР оборудованы устройствами для автоматической передачи данных на ЦДП с помощью систем телемеханики.
На всех станциях предусмотрена установка автоматических пробоотборников для непрерывного отбора проб контролируемой воды, хранения их в течение некоторого времени (до 24 час.) и последующего слива. Это дает возможность в любое время иметь набор проб за прошедшие сутки, что необходимо для периодической проверки работы станции, при аварийных ситуациях и т. п. КС оборудованы средствами телемеханики для передачи информации, приема команд с диспетчерских пунктов.
Местные диспетчерские пункты осуществляют сбор информации со связанных с ним КС и ретрансляцию этой информации на центральный диспетчерский пункт (ЦДП).
От ЦДП на МДП по телетайпу передаются сведения о состоянии речной воды на ближайших КР и команды регулирования режима опорожнения накопителей. МДП отвечают за состояние очистных сооружений и сброс сточных вод. Они располагаются на территории промышленных предприятий и обслуживаются их персоналом.
Центральный диспетчерский пункт собирает информацию путем опроса КР, КС и МДП. Кроме того, он может получать ее также от лаборатории Госводинспекции, Государственного комитета по гидрометеорологии и контролю природной среды и санитарно-эпидемиологических станций. Вся информация (после проверки ее достоверности) обрабатывается с целью оценки качества воды водного объекта и уточнения моделей. Полученные данные используются для прогнозирования и принятия решений об изменении регулирующих воздействий. ЦДП обеспечивает выполнение общей задачи функционирования системы и управления работой всех звеньев системы.
Таким образом, в нашей стране и за рубежом достаточно широко осуществляется разработка автоматических приборов контроля качества воды. Их применение позволяет быстро получать большое количество информации о качественном состоянии поверхностных и сточных вод. Наибольшее значение приобретает использование автоматических приборов в автоматизированных системах управления качеством водоемов.
Мировой океан и жизнь на Земле
Теперь мы уже знаем, как выглядит наша Земля из космоса, — это необыкновенно красивая голубая планета. Своей впечатляющей окраской она обязана Мировому океану, который покрывает 71 % ее поверхности. Мировой океан — могущественный фактор жизни на Земле. Он очищает воздух, освежает его влажными ветрами. Здесь когда-то родилась жизнь, а теперь он снабжает нас ценнейшими продуктами.
Без океанов и жизнь на суше была бы совершенно иной. Морские растения, в частности фитопланктон, высвобождающие путем фотосинтеза кислород, играют важную роль для очищения воздуха на нашей планете. Способность воды накапливать тепло в значительной степени влияет на погоду и климат Земли. В морской пищевой цепи происходит своеобразный кругооборот земной флоры и фауны: растительный планктон, как первичный продукт морской жизни, поедается «вегетарианцами» океана — зоопланктоном и моллюсками, которые, в свою очередь, идут в пищу мелким плотоядным, например хамсе или камбале, а те становятся добычей более крупных морских хищников. Остатки растительной или животной пищи путем минерализации снова в виде органического вещества возвращаются в цепь, благодаря действию бактеропланктона.
Море создает множество факторов, благоприятно действующих на организм. Большое значение имеет морской воздух, который имеет равномерную температуру, содержит большое количество кислорода, обогащен такими важными для организма минеральными солями, как кальций, натрий, йод, хлор и др. Благодаря такому составу морской воздух вызывает улучшение деятельности сердечно-сосудистой, нервной систем и дыхания организма.
Морская вода содержит соли натрия, магния, железа, йода, хлора, брома и др., в том числе и поваренную соль.
Мировой океан — главная база рыболовства. Морские просторы используются для перевозки больших грузов и пассажиров. С морского дна уже добываются разнообразные полезные ископаемые (железо, марганец, золото, алмазы, титан, хром и др.), осуществляется около 20 % (в мировом масштабе) добычи нефти и газа — для многих стран Западной Европы морские месторождения являются основными источниками нефти.
Широкий размах хозяйственного использования морей человеком сопровождается их загрязнением. Моря и океаны до недавнего времени (20–30 лет назад) воспринимались как неограниченные просторы, в которые можно выпускать сколько угодно отходов и отбросов. Считалось, что в морской воде сбросы подвергаются биологическому распаду и превращениям. За этот короткий период в Мировой океан успели внести значительные количества радиоактивных отходов и другие загрязнения.
Известно, что все сбросы в реки, озера и другие водные объекты, находящиеся на территории крупных промышленных центров и сельскохозяйственных районов, в конечном итоге достигают моря. С водами рек в моря и океаны попадает 320 млн. т железа, 6,5 млн. т фосфора, 2,3 млн. т свинца, 1,6 млн. т марганца, а также большое количество жиров, поверхностно-активных веществ, кислот, ядохимикатов, радиоактивных соединений, от 3 до 10 млн. т нефти и других веществ. По расчетам известного океанолога-геохимика Б. А. Скопинцева, реки приносят в моря и океаны около 700 млн. т органических веществ в год. В моря смываются больше всего те загрязнения, которые обладают свойством длительно сохранять свое токсическое действие.
