Экологические проблемы малых водных экосистем

Содержание

Введение

1. Литературный  обзор.

1.1.  Экологические  проблемы малых водных экосистем.

1.2.  Эвтрофирование  водной среды.

1.3.  С/х угодья  как источники поступления биогенных  веществ в водные экосистемы.

1.3.1. Влияние минеральных удобрений на почвенные экосистемы.

1.3.2 Влияние  минеральных удобрений на атмосферу.

1.3.3 Влияние  минеральных удобрений на водные  экосистемы.

1.3.4 Влияние  минеральных удобрений на качество  сельскохозяйственной продукции.

1.4 Влияние животноводческих  объектов на окружающую среду.

2. Основная часть

2.1. Характеристика  объектов загрязнения на водосборной  территории.

2.2. Вынос биогенных веществ в водную экосистему с сельскохозяйственных угодий.

2.3. Вынос биогенов  от обьектов животноводства.

2.4. Вынос биогенных  веществ с территории населённых пунктов.

2.5. Вынос биогенных  веществ с естественных экосистем.

2.6. Оценка экологической  нагрузки биогенных веществ на  водные объекты.

3.Обоснование  водоохранных мероприятий.

Выводы

Список используемой литературы

Введение

Малые водные объекты, к которым относятся естественные водотоки  и водоемы – наиболее распространенный и многочисленный вид водных экосистем на  планете.

На берегах  малых рек и озер проживает  подавляющее большинство сельского  и городского населения, которые  издавна используют их для питьевого, хозяйственно-бытового водоснабжения, орошения огородов, лугов и других с.-х. угодий, для купания и отдыха у воды, туризма, рыбной ловли и охоты, а заливные пойменные луга – для выпаса скота и заготовки кормов.

Хозяйственное освоение водосборов рек и озер способствует росту биогенной нагрузки. Избыточное поступление биогенных веществ ускоряет жизненные процессы водных организмов. Происходит уси-ленное развитие высших водных растений и фитопланктона. Вода приобретает  неприятный  запах и привкус, ее прозрачность снижается, увеличивается цветность. Повышается содержание растворенных и взвешенных органических веществ. Перенасыщение воды органическими  соединениями стимулирует развитие сапрофитных бактерий (в т.ч.  особо опасных – болезнетворных), водных грибов, резко обостряя  эпидемиологическую обстановку  на водных объектах.

Эвтрофирование  имеет и биогеоценотическое значение. Антропогенное воздействие нарушает естественный режим стока, меняет ха-рактер  русловых  процессов и  жизнедеятельности сообществ водных  организмов. Негативные последствия на  малых водных экосистемах видны  раньше и резче, чем на  средних  и крупных.

Рост населения  и  интенсификация хозяйственной  деятельности  на   водосборах малых рек и озер, все большее  использование их водных ресурсов, сброс сточных производственных и бытовых вод,  неизбежны  как  в настоящее время, так  и в будущем. Но это вовсе не означает, что  неизбежна  и  деградация  водной среды.

Имеется не мало примеров того, как интенсивная деятельность  человека прекрасно сочетается с разумно обустроенными природными территориями, устойчивыми к неблагоприятным антропогенным воздействиям. Повышение устойчивости водных экосистем, увеличение их   самоочищающей  способности могут быть достигнуты не слишком   трудоемкими  и  дорогостоящими  мероприятиями.

Снижение биогенной  нагрузки источников это одно из направлений   охраны и рационального использования  ресурсов поверхностных   вод.

Большие объемы соединений азота и фосфора поступают  от сель-скохозяйственных объектов. Загрязнение и эвтрофирование поверхностных вод  обусловлено главным образом стоками с полей и терри-торий животноводческих ферм, комплексов, продукты эрозионных  процессов на  полях, а так же неочищенные воды населенных пунктов  и других объектов агропрома.

Цель курсовой работы: оптимизация с.-х. производства на водосборной  территории участка  водной экосистемы с экологическими  ограничениями.

Основные  задачи:

- дать характеристику  источников поступления биогенных  веществ;

- определить  экологическую нагрузку на экосистему водного объекта или его участок каждого источника загрязнения;

- выявить   экологически  опасные источники  загрязнения;

- разработать  мероприятия  по оптимизации  биогенной нагрузки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Литературный  обзор

1.1 Экологические проблемы малых водных экосистем

Понятие «водные  экосистемы» включает все находящиеся  в свободном состоянии воды нашей  планеты: поверхностные и подземные  воды, почвенную влагу, воды ледников, озер, искусственных водоемов, которые  используются или могут быть использованы человеком.[6].

По мере своего развития человечество расходует все  большее количество воды для удовлетворения самых разнообразных нужд: водоснабжение  населения, промышленности,  выработки  электроэнергии, орошение  земель, транспорта, рыбного хозяйства и т. д. Нет ни одной отрасли народного хозяйства, где бы ни использовалась вода. В результате интенсивного использования водных ресурсов не только изменилось количество воды,  пригодной для той или иной области хозяйственной деятельности, но и происходит изменение составляющих водного баланса, гидрологического режима водных объектов и самое главное, изменяется ее качество. Объясняется это тем, что большинство рек и озер является одновременно источниками водоснабжения и приемниками хозяйственно-бытовых промышленных и сельскохозяйственных стоков. Это привело к тому, что в наиболее индустриально развитых районах  земного шара в настоящее время не осталось крупных речных систем  с естественным гидрологическом режимом и химическом составом, не нарушенной антропогенной деятельностью[4].

В результате хозяйственной  деятельности водные объекты истощаются, засоряются и загрязняются. Истощение  – уменьшение минимально допустимого  стока, которое выражается в уменьшении водности реки или понижении уровня озера. Главные причины – безвозвратное водопотребление, проведение мелиоративных работ, строительство крупных подземных водозаборов. Засорение – накопление в водных объектах посторонних предметов, которое происходит при сбросе в водоемы нерастворимых примесей и отходов (строительный мусор, древесина, зола). Загрязнение – накопление в воде веществ в растворенном, коллоидном состояниях в концентрациях, превышающих  предельно допустимые нормы для одного из видов водопользования сброса хозяйственно-бытовых, производственных, ливневых сточных вод; смыва минеральных удобрений и ядохимикатов с сельскохозяйственных угодий. В результате загрязнения качество воды ухудшается[13].

Источники загрязнения  водных объектов различают:

1. по происхождению  – антропогенные (промышленные, коммунальные, сельскохозяйственные, транспортные) и природные (атмосферные, гидросферные, литосферные);

2. по локализации  – точечные, линейные, площадные; 

3. по продолжительности  воздействия – постоянные, периодические,  эпизодические;

4. по виду носителя загрязняющих компонентов – воды сточные, возвратные орошения, дренажные, инфильтрационные, подземные, поверхностный сток, аэрозоли и атмосферные осадки;

5. по виду  загрязнения – химические (неорганические, органические), физические (тепловые, радиационные) и биологические (микробные,  гельминтологические, гидрофлорные)[21].

Антропогенные источники загрязнения природных  вод многообразны:

·   хозяйственно-бытовые  сточные воды;

·   производственно-загрязненные и производственно-условно чистые воды;

·   ливневый сток с территорий населенных пунктов  и промышленных предприятий;

·   удобрения, ядохимикаты, частицы почвы, смываемые  с сельхозугодий;

·   коллекторно-дренажные  воды мелиоративных систем;

·   сточные  воды животноводческих комплексов, ферм, птицефабрик;

·   судоходство  и сплав леса, отвалы руды, шлака;

·   подогретые воды ГРЭС;

·   свалки мусора, кладбища, скотомогильники;

·   торфоразработки;

·   подводные  карьеры строительных материалов;

·   могильники радиоактивных отходов;

·   атмосферные осадки, загрязненные химическими веществами[22].

По временному признаку можно различать установившиеся сбросы загрязняющих веществ (от городов  и предприятий) и залповые, как  правило, при авариях. Наиболее типичные случаи аварий в республике – прорывы  нефтепродуктов, прудов – накопителей, сбои в работе очистных сооружений, разрывы канализационных труб.

По пространственному  признаку выделяют точечные, линейные и площадочные источники загрязнения. К точечным источникам  относятся  выпуски сточных вод. Линейные – это загрязнения, поступающие от водного транспорта, фон реакции. Площадочные источники – плоскостной смыв с сельхозугодий, атмосферные осадки.[16].

За порядком использования прибрежных зон и  регулирования в них хозяйственной  деятельности должны следить местные советы народных депутатов с привлечением общественных организаций  и ведомств, использующих реку или связанных с охраной природы. Любое предприятие, допустившее загрязнение, засорение или заиление реки, обязано принять меры по ее расчистке и восстановлению естественного состояния.

Для усиления защиты водных объектов и более рационального  их использования  предусматривается  ответственность должностных лиц  и граждан за загрязнение и  засорение вод, повреждение водохозяйственных  сооружений и другие нарушения в области водного хозяйства[20].

 

 

 

 

 

 

1.2. Эвтрофирование  водной среды.

В последние  годы биогенное загрязнение водоемов (водотоков, озер и водохранилищ) и  их эвтрофирование становится одной  из наиболее актуальных проблем охраны водных ресурсов.

Биогенное загрязнение в результате хозяйственное деятельности на водосборах водотоков вызывает антропогенное эвтрофирование. Наиболее быстро этот процесс развивается в водоемах, водосборы которых интенсивно осваиваются сельскохозяйственным производством, в том числе полеводством (пропашные культуры, сенокосы, пастбища) и животноводством (фермы, различные комплексы). Эти источники биогенной нагрузки являются неконтролируемыми или слабо контролируемыми, поэтому  им должно быть уделено особое внимание[18].

Хозяйственное освоение водосборов, водотоков и водоемов и, следовательно, биогенная нагрузка на них, будут непрерывно возрастать. В с связи с этим необходимо экологическое обоснование любой концепции хозяйственного развития, в том числе аграрно-промышленного освоения водосборов, соизмерима или выше валового содержания веществ, поступающих со сточными водами городов.

Результаты  исследований показали, что основным источником поступления в водные объекты соединений азота и фосфора  является сельскохозяйственное производство. Эвтрофирование и загрязнение большинства водохранилищ обусловлено главным образом стоком с полевых угодий и предприятий Агропрома, который приносит в водоемы до 50% всех биогенных органических  веществ. В условиях интенсификации и химизации сельского хозяйства этот показатель может еще возрасти, так как увеличение количества удобрений, пестицидов и отходов животноводства будет сопровождаться увеличением их выноса в водоемы, особенно в случае нарушений прибрежной растительности в зоне переработке берегов,  которая в естественных условиях является защитным биофильтром[17].

 При правильном  применении минеральные и органические  удобрения – эффективное средство  защиты природной среды (агроценозов), так как их использование улучшает  структуру почвы, повышает ее устойчивость к водной и ветровой эрозии.

В результате эвтрофирования, как известно, происходит усиленное  развитие фитопланктона, прибрежных зарослей, водорослей, «цветение воды» и  др. В глубинной зоне усиливается  анаэробный обмен, образуется сероводород, аммиак, метан, нарушаются окислительно-восстановительные процессы, и возникает дефицит кислорода. Это приводит к гибели ценных рыб и растений, вода становится непригодной не только для питья, но и для купания. Эвтрофированный водоем утрачивает свое хозяйственное и биогеоценотическое значение[15].

Причины антропогенного эвтрофирования – избыточное поступление  в водоемы биогенных веществ. Основными питательными для водорослей (биогенными) веществами являются  минеральные  формы углерода, азота и фосфора. Содержание углерода в воде в форме углекислоты, бикарбонатов и органических веществ практически всегда достаточно, лимитируют или стимулируют развитие водорослей обычно соединения фосфора и азота. Связь эвтрофирования  водоемов с обогащением из фосфором и азотом не нуждается специальных доказательствах и вытекает из схемы  балансового   уравнения фотосинтеза:

106 СО2+90 Н2О+16 NO3+PO4 3- - С106 Н180 О46 Р+154О2+Qтепло

Согласно закону действующих масс при увеличении концентрации азота и фосфора  скорость прямой реакции, т.е. скорость фотосинтеза, возрастает, что приводит к эвтрофированию.

Имеет значение и соотношение питательных основных элементов, используемых водорослями. Считается, что максимальная скорость роста достигается в воде, в  которой соотношение углерода, азота и фосфора(C:N: P) соответствует их атомно-массовому отношению в составе вещества водорослей. Для фитопланктона в среднем оно приближается к 106:16:1. Всякое отклонение от данного соотношения в окружающей среде говорит об изменении обеспеченности водорослей питательными веществами. Роль фосфора в эвтрофировании заслуживает особого рассмотрения в связи с тем, что он не содержится в атмосфере, а резервный  фонд его находится в земной коре[13].

Мероприятия по устранению эвтрофирования на водоемах, уже достигших соответствующего критического уровня трофности, трудоемки и дороги, а результаты проявляются  со значительной задержкой во времени, так как эвтрофные водные экосистемы очень инерционные[6].