Файл: Экологические проблемы гидросферы.docx

- бытовые воды — воды столовых, прачечных, душевых, туалетов, воды после мытья помещений;

- атмосферные осадки, стекающие с территории населенных пунктов и промышленных предприятий, загрязненные различными химическими веществами.

Чёрная и цветная металлургия, металлообрабатывающая промышленность занимают одно из первых мест по объёму загрязнений, выбрасываемых в окружающую среду. Сточные воды этих предприятий наряду с солями тяжёлых металлов содержат цианиды, тиоцианаты, сульфиды, сероводород и соединения мышьяка, отравляющие гидробиоту и делающие воду непригодной для питья, водопоя, орошения, а зачастую и для технического использования.

Производство цветных металлов, сплавов и гальваническое производство поставляют в биосферу. Кроме твёрдых отходов, металлургические и металлообрабатывающие заводы сбрасывают в реки и другие водоприёмники сточные воды, содержащие твёрдые взвеси, растворы солей, кислот и щелочей, соединения тяжёлых металлов, цианиды и углеводороды.

Предприятия целлюлозно-бумажной промышленности в большом количестве сбрасывают в воду целлюлозное волокно, растворённые органические вещества, смолы, жиры. Все они легко окисляются при участии аэробных микроорганизмов, что связано с интенсивным потреблением кислорода, растворённого в воде, и пресыщением водоёмов органикой. Очень опасны сточные воды заводов искусственного волокна, коксохимических и газосланцевых предприятий, содержащие смолистые вещества, фенолы, меркаптаны, органические кислоты, альдегиды, спирты, красители. Их токсическое действие распространяется на большие расстояния, особенно в реках с сильным течением, так как органические примеси сточных вод минерализуются медленно.

Машиностроительная промышленность со сточными водами сбрасывает значительное количество загрязняющих веществ, в первую очередь нефтепродуктов, сульфатов, хлоридов, взвешенных веществ, цианидов, соединений азота, солей железа, меди, цинка, никеля, хрома, молибдена, фосфора, кадмия.

Радиоактивное загрязнение связано со сбросом радиоактивных отходов. Функционирование предприятий ядерного топливного цикла, атомного флота и предприятий военно-промышленного комплекса привело к появлению большого количества радиоактивных отработанных отходов, в том числе на территории бывшего Советского Союза. К таким объектам, прежде всего, следует отнести радиохимические заводы и атомные электростанции, в результате деятельности которых осуществляются сбросы и выбросы радионуклидов в пресноводные экосистемы. Причинами радионуклидного загрязнения водных объектов кроме сбросов радиоактивных отходов могут быть радиационные аварии [5].

---

В настоящее время взаимосвязь между энергетическими и водными ресурсами находится на переднем крае исследований. Быстрое развитие промышленного сектора привело к увеличению спроса на электроэнергию. Это связано с реконструкцией существующих и созданием новых тепловых и атомных электростанций, а также расширением мощности и значительным увеличением объема охлаждающей воды, необходимой для эксплуатации энергоблоков на электростанциях. Из-за экономической составляющей и по соображениям безопасности большинство электростанций расположены в прибрежной зоне. На этих электростанциях используются системы постоянного водотока, в которых вода извлекается непосредственно из резервуаров, которые действуют как охладители. Как следствие, тепловой шлейф, нагретый до высоких температур на электростанциях, истекает непосредственно в резервуар. Огромное количество тепла, переносимого термальной водой, сбрасывается в приемный резервуар, тем самым увеличивая естественную температуру принимающей воды, которая оказывает прямое или косвенное воздействие на экологическую среду.

Также существует бактериальное и биологическое загрязнение, связанное с разными патогенными организмами, грибами и водорослями [4]. Чаще всего такое загрязнение связано с близостью животноводческих ферм и сельскохозяйственных угодий, стоки с которых содержат патогенные микроорганизмы или приводят к росту водорослей.

Установлено, что интенсивная вырубка хвойных лесов влечет за собой многочисленные отрицательные последствия, в том числе повышенное содержания растворённых в воде химических веществ, снижение уровня кислотности, ускорение эрозии и увеличение стока наносов.

Загрязнение рек, озёр, морей и даже океанов происходит с нарастающей скоростью, так как в водоёмы поступает огромное количество взвешенных и растворённых веществ (неорганических и органических).


2.2 Истощение запасов чистой воды
Миллионы людей живут в условиях дефицита пресной и солёной воды. А там, где имеются большие источники питьевой воды, в первую очередь Запасы пресной воды не используются рационально, в соответствии с существующим спросом и потребностями.

Основным источником обеспечения человечества пресной водой являются в целом активно возобновляемые поверхностные воды, составляющие 39 тыс. км

---

³ в год. Еще в 1970 г. эти огромные ежегодно возобновляемые ресурсы пресной воды обеспечивали на одного жителя земного шара в среднем около 11 тыс. м³, в 1980 г. обеспеченность водными ресурсами на душу населения снизилась до 9 тыс. м³/год, а к концу XX в. до 7 тыс. м³/год. С учетом прогнозируемого роста численности населения Земли к 2050 г. (до 9 млрд. чел.) обеспеченность водой одного жителя составит 4 тыс. м³/год [6].

Подземные воды обеспечивают потребности одной трети населения Земли. Особую озабоченность человечества вызывает их нерациональное использование и методы эксплуатации. Добыча подземных вод во многих регионах земного шара ведется в таких объемах, которые значительно превышают способность природы к их возобновлению. Это широко распространено на Аравийском полуострове, в Индии, Китае, Мексике, странах СНГ и США. Отмечается средние падение уровня подземных вод на 2 м в год. Одной из основных фундаментальных проблем является то, что подземные воды бывают высокоминерализованными, в составе их присутствуют множество газов, ионы твердых полезных ископаемых, или какие-то живые организмы, что требует дополнительных затрат на очистку подземных вод. Можно уверенно отметить, что запасы подземных вод велики и представляют промышленный интерес. Так, на сегодняшний день мировым трендом является своеобразный перенос водоемкого сельского хозяйства на другие территории путем скупки водоносных земель. В основном такие операции сейчас осуществляются в Африке, однако основным источником ресурсов подобного рода считается и Россия, которая также распродает собственные земли.

Рост водопотребления в ближайшие десятилетия будет связан в первую очередь с увеличением потребности в продовольствии. Исследования показали, что около 70 % потребляемой в мире воды из поверхностных источников и грунтовых вод идет на ирригацию сельскохозяйственных земель, 20 % используется в промышленности и только 10 % для бытовых целей, отмечает ведущий научный сотрудник [5].

К 2050 г. ожидается рост производства продуктов питания, что приведет к глобальному потреблению воды в сельском хозяйстве.

Проще говоря, если человечество будет развиваться в русле нынешних тенденций, экологические катастрофы и войны за воду просто неизбежны. Только за последние полстолетия зафиксировано порядка 40 конфликтов из-за водных ресурсов с применением оружия.

---

Поэтому необходимо реализовывать методы борьбы с пересыханием вод. Одними из которых являются:

- формирование прибрежных защитных полос;

- очистка дна от загрязнений;

- восстановление лесных насаждений в водоохраной зоне;

- устранение береговых эрозионных процессов;

- восстановление малых водотоков, питающих большую реку;

- строительство в прибрежной зоне с учётом природоохранных рекомендаций;

- сокращение забора речной воды на орошение;

- регулирование работы ГЭС.
2.3 Антропогенное эвтрофирование водоемов
Гидросфера служит естественным аккумулятором большинства за­грязняющих веществ, поступающих в атмосферу или литосферу. Это связано с наличием глобального цикла круговорота во­ды, со способностью воды к растворению различных газов и минераль­ных солей, а также с тем, что любой водоем служит местом, куда вместе с потоками воды смываются с суши всевозможные твердые частицы. Кроме того, вода в силу своего широкого использования в промышленности, сельском хозяйстве, в быту подвержена и непосредственному антропогенному загрязнению. Вместе с тем, будучи естественной средой обитания живых организмов (гидробионтов), вода нахо­дится в динамически равновесном состоянии обмена биогенными веще­ствами с водной биотой. Присутствие загрязняющих веществ в водной среде, чуждых живой природе, оказывает влияние на процессы жизне­деятельности отдельных живых организмов и на функционирование водной экосистемы.

Согласно формулировке, принятой в 1976 г. на Международном симпозиуме по вопросам эвтрофирования поверхностных водоемов, антропогенное эвтрофирование — это увеличение поступления в воду питательных для растений веществ вследствие деятельности человека в водосборных бассейнах и вызванное этим повышение продуктивности водорослей и высших водных растений представлено на рисунке 2.3.2.

Рисунок 2.3.2. — Эвтрофикация водоема
Особо следует подчеркнуть, что между эвтрофированием и загрязнением имеется существенная разница, заключающаяся, прежде всего в том, что загрязнение обусловлено сбросом токсических веществ, подавляющих биологическую продуктивность водоемов, а эвтрофирование до известной степени повышает продуктивность. В эвтрофировании водоемов принимают главное участие азот и фосфор [7].

---

Среди множества биогенных элементов, влияющих на процесс эвтрофирования (азот, кислород, углерод, сера, кальций, калий, хлор, железо, марганец, кремний и др.) для водоемов умеренной зоны решающую роль играет фосфор.

Эвтрофирование представляет собой естественный процесс эволюции водоема. С момента «рождения» водоем в естественных условиях проходит несколько стадий в своем развитии:

- ранняя стадия. От ультраолиготрофного до олиготрофного;

- далее становится мезотрофным;

- крайняя стадия, превращение в эвтрофный и гиперэвтрофный. Происходит «старение» и гибель водоема с образованием болота.

Однако под воздействием хозяйственной деятельности этот естественный процесс приобретает специфические черты, становится антропогенным. Резко возрастают скорость и интенсивность повышения продуктивности экосистем. Так, если в естественных условиях эвтрофирование какого-либо озера протекает за время 1000 лет и более, то в результате антропогенного воздействия это может произойти в сто и даже тысячу раз быстрее. Такие крупные водоемы как Балтийское море, Ладожское перешли из одного трофического состояния в другое всего за 25 лет. Данный процесс охватил многие крупнейшие пресноводные озера Европы, США (Великие Американские озера), Канады и Японии [7].

Для роста водорослей наряду с азотом, фосфором, углеродом и калием необходимы еще железо, марганец, кобальт, цинк, молибден и другие микроэлементы. Общий запас микроэлементов в природных водах обычно превышает потребность водных растений. В большинстве случаев азот или фосфор ограничивают их рост. Эти биогенные элементы являются потенциальными факторами, способствующими росту фотосинтезирующих организмов. Чаще всего фосфор является основным биогенным элементом, способствующим росту водной растительности. Недостаток азота компенсируется фиксацией этого элемента.

Наряду с попаданием биогенных элементов важным условием развития эвтрофирования водоема является его гидрологический режим и в первую очередь скорость течения или водообмен. Эвтрофированию больше всего подвержены водоемы с медленным водотоком или его отсутствием (водохранилища, озера).

Эвтрофирование водохранилищ опасно прежде всего тем, что они располагаются на плотно населенных территориях с высокоразвитой промышленностью и сельским хозяйством, которые являются крупными потребителями чистой воды из этих водоемов. И в то же время от них в эти водоемы поступает значительное количество биогенных веществ со сточными водами и смывами атмосферных осадков с сельскохозяйственных угодий.

---