Загрязнение гидросферы

Во многих странах проблемой  охраны вод от загрязнения начали заниматься на уровне правительств, на ее решение были выделены большие  средства. Однако некоторые индустриальные страны подошли к наведению порядка  на своих внутренних водоемах весьма своеобразно. Они, с одной стороны, разработали меры по предотвращению или ликвидации загрязнения, вложив в это крупные средства, с другой - стали переводить предприятия, наиболее сильно загрязняющие водные объекты, в  развивающиеся страны. Это помогло  улучшить ситуацию в самых индустриальных странах, но не сняло проблему на планете  в целом, поскольку началось катастрофическое загрязнение рек и водоемов в  развивающихся странах, продолжалось загрязнение Мирового океана.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Особенности  загрязнения Мирового океана  и поверхности вод суши

 

Источниками загрязнения  Мирового океана являются многие объекты  хозяйственной деятельности человека. Основные загрязняющие вещества: промышленные и коммунальные отходы, нефть и  нефтепродукты, выбросы автотранспорта, отходы сельского хозяйства и  животноводческих комплексов, в том  числе пестициды и минеральные  удобрения, радиоактивные вещества.

Основными видами загрязнений  считаются: физическое (определяемое по запаху, цвету); химическое (повышенная минерализация - наличие хлоридов, сульфатов, нитратов, ионов тяжелых металлов, растворенного сероводорода и других газов); органическое (углеводороды - нефть  и нефтепродукты, фенол); биологическое (кишечная палочка, бактерии и другие микроорганизмы); радиоактивное, тепловое, механическое (мутность, наличие несмешивающихся  жидкостей). Следует учитывать, что  многие вещества накапливаются в  организмах, увеличивается их концентрация у животных, находящихся на вершинах трофических пирамид.

Загрязняющие вещества можно  разделить на минеральные и органические или, что более логично на: органические нетоксичные, минеральные и органические токсичные (включая радиоактивные), смешанные.

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1. Органические и минеральные загрязнения

 

К органическим нетоксичным  загрязнениям относятся фекальные  стоки, отходы лесосплава, целлюлозные  волокна в сбросах бумажных комбинатов и некоторые другие. Они могут  вызывать гибель гидробионтов через  ухудшение кислородного режима, образование  сероводорода или вследствие механического  воздействия.

Из минеральных веществ, сбрасываемых в воду, особенно ядовиты  для гидробионтов цианиды, соединения мышьяка, свинца и меди. Заметно менее  вредны для гидробионтов некоторые  кислоты и щелочи, смертельные  концентрации которых обычно выражаются граммами на литр. Из токсических органических загрязнений, сбрасываемых в водоемы, наиболее вредны для гидробионтов синтетические  моющие средства, фенол, креозол и  нафтеновые кислоты, смертельные дозы которых составляют 10-100 мг/л. Особенно опасны нефтеновые кислоты, поскольку  содержащие их нефть и ее продукты поступают в воду в огромных количествах. Только при очистке танкеров и  судов, двигатели которых работают на нефти, ежегодно сбрасывается в оду  более 3 млн. м3 нефтепродуктов.

Наибольшее распространение  в качестве загрязнителей поверхностных, а в ряде случаев и подземных  вод получили ртуть и свинец. В  Швеции многие из пресноводных и морских  рыб содержат ртуть в пределах 200-1000 нг/кг. Отмечено повышенное содержание ртути в форменных элементах  и плазме крови и волосах людей, питавшихся рыбой. Обнаружена ртуть  в мясе орлов, фазанов и других животных. Установлено возрастание  ртути по звеньям пищевой цепи. Реки ежегодно вынося в океаны около 5000 т ртути и ее соединений, из которых, например, метилртуть обладает более высокой токсичностью и  интенсивно накаливается в тканях гидробионов. Средняя концентрация ртути в  морской воде в наши дни составляет 0,03 мкг/л, а донные отложения обогащены  ртутью еще больше.

Важную роль в загрязнении  воды играет также свинец. Только дожди  ежегодно вымывают из атмосферы 250 000 т  свинца над океаном и 100 000 т над  сушей. Из почв ежегодно поступает 150 000 т свинца. В связи с этим за 45 лет содержание свинца в морской  воде возросло с 0,01-0,02 до 0,07 мг/кг.

В значительном количестве в водоемы попадают и другие металлы - цинк, никель, кадмий, хром. При их участии  происходит нейтрализация активных центров ряда ферментов, деструктурирование некоторых белков. Возникают сердечно-сосудистые заболевания.

Огромнейшее значение в загрязнении  водоемов имеют радиоактивные изотопы, или радионуклиды. Излучения радионуклидов  способны перемещать электроны с  одних атомов на другие, в результате чего каждый из них приобретает заряд. О величине загрязнения водоемов радионуклидами можно судить по тому, что только США сбросили в Тихий  и Атлантический океаны с 1946 по 1963 г. по нескольку десятков тысяч кюри отходов. Радиоактивное загрязнение  водоемов происходит и в результате осаждения радионуклидов из атмосферы. Поверхность воды - в 1,5-2 раза более  эффективный коллектор радиоактивных  аэрозолей, чем суша.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2. Органические жидкости и газы, канцерогенные вещества

 

Кроме общеизвестных групп  глобальных токсикантов (нефть и  нефтепродукты, тяжелые металлы, хлорорганические соединения), следует упомянуть еще  два типа веществ, выделение которых  в окружающую среду приняло весьма широкие масштабы, - органические жидкости и газы (дихроэтан, фреоны, растворители) и канцерогенные вещества, обладающие бластомогенными свойствами (полициклические  ароматические углеводороды типабензопирена).

Нельзя забывать также  о процессах эвтрофикации, связанных  с выносом в прибрежные воды органических веществ, удобрений, детергентов и  иных соединений фосфора и азота, приводящих к интенсивному развитию фитопланктона и некоторых видов  донных водорослей и вторичному загрязнению  моря продуктами их метаболизма и  распада.

В последнее десятилетие  наряду с эвтрофированием значительно  усилилось загрязнение как поверхностных, так и подземных вод в результате попадания в них токсических  компонентов, чужеродных для водных экосистем глубоко нарушающих их нормальное функционирование. Опасность  загрязнения связана не только с  прямым отрицательным влиянием токсикантов  на функционирование гидробионтов, но и тем, что в водной среде токсические  компоненты трансформируются, образуют комплексы металлогранических и  неорганических соединений, превращаются в другие вещества, зачастую более  токсичные, чем исходные. Например, металлы в виде ионов в ряде случаев оказываются менее токсичными по отношению к гидробионтам, чем  их металлорганические соединения, имеющие  метильные, этильные или фенильные  радикалы. Аналогичные изменения  в водной среде происходят и с  полифенолами, которые превращаются в хиноны, более токсичные, чем  исходные соединения.

Не менее важную роль в  загрязнении континентальных водоемов и Мирового океана играет нефть и  нефтепродукты. Количество поступающей  в Мировой океан нефти оценивается  в 5-10 млн т в год.

К числу существенных факторов загрязнения природных водоемов относят пестициды (хлорированные  углеводороды, включая группу ДДТ, органические фосфаты, мышьяксодержащие препараты  и карбаматы), поступающие в водоемы  с поверхностным и внутрипочвенным  стоком, а также сточными водами.

Нельзя не упомянуть бытовые  отходы, которые наряду с эвтрофирующим  влиянием могут вызвать и загрязнение  природных вод. Так, в США ежегодно в канализацию сбрасывается 15 кг твердых отходов на человека.

Следовательно, не смотря на гигантские объемы водных масс нашей  планеты, человек стал одним из существенных звеньев формирования их качественных, а зачастую и количественных показателей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Проблемы пресной  воды

 

Проблема обеспечения  пресной водой в настоящее  время относится к актуальнейшим  вопросам, так как дефицит воды в ряде случаев становится лимитирующим фактором в процессе технического прогресса  и от решения его в значительной степени зависит будущее человечества.

Интенсивное использование  водных запасов поверхностных и  подземных источников в промышленном, хозяйственно-питьевом водоснабжении, их загрязнение, эвтрофирование, отепление  приводят к сокращению имеющихся  на земном шаре сравнительно небольших  ресурсов чистой пресной воды (3% всей земной влаги), резкому ухудшению  ее качества и нарастанию водного  дефицита. При современных масштабах  антропогенного влияния на биосферу качество природных вод формируется  не только в результате функционирования естественных экосистем, но и за счет производственной деятельности общества, причем влияние человека на гидросферу многогранно, существенно и зачастую носит отрицательный характер.

В результате чего уже сегодня  более 200 млн. человек в мире вообще лишены чистой питьевой воды.

Общий запас воды на земном шаре составляет свыше 1370 млн. км3 и  слагается в основном из воды Мирового Океана. Объем пресных вод составляет лишь 32,2 млн. км³, в том числе ледников (25 млн. км³), грунтовых и подземных вод (3720 тыс. км³), почвенной влаги (90 тыс. км³), озер (120 тыс. км3), рек (12 тыс. км3) и паров атмосферы (14 тыс. км³).

 

 

 

 

 

 

3.1. Ресурсы пресной воды

 

Имеющиеся запасы водных ресурсов и ряд грандиозных технических  решений водных проблем позволяют  на сегодня обеспечить мировое водоснабжение  почти в необходимом объеме при  одновременном сбросе в реки и  озера 450 км3 сточных вод, для разбавления  которых необходимо более 5500 км3 чистой речной воды, т о есть 1/7 мировых  запасов.

Пресные воды составляют ничтожную (около 2% гидросферы) долю от общих запасов  воды в природе. Пресная вода, доступная  для использования, находится в  реках, озерах и подземных водах. Ее доля от всей гидросферы составляет 0,3%. Ресурсы пресной воды распределены крайне неравномерно, часто обилие воды не совпадает с районами повышенной хозяйственной деятельности. В этой связи возникает проблема недостатка пресной воды. Она усугубляется все  возрастающими объемами ее использования. Сейчас потребление воды в народном хозяйстве в количественном отношении  превышает суммарное использование  всех иных природных ресурсов, так  как производство в основных отраслях промышленности затрачивает огромное количество пресной воды. Так, для  переработки 1 т нефти необходимо затратить около 60 т воды, для  изготовления 1 т условной тканевой продукции - 1100 т, синтетического волокна - до 5000 т воды. Для выращивания  и получения 1 т зерна пшеницы  затрачивается 2 т, а риса - свыше 25 т  воды. Вода превращается в самое  драгоценное сырье, заменить которое  невозможно. Запасы и доступность  водных ресурсов диктуют размещение новых производств, а проблема водоснабжения  становится одной из важных в жизни  и развитии человеческого общества.

 

 

 

 

 

3.2. Причины недостатка пресной воды

 

Проблема недостатка пресной  воды возникает по нескольким причинам, основные из которых: неравномерное  распределение воды во времени и  пространстве, рост ее потребления  человечеством, потери воды при транспортировке  и использовании, ухудшение качества воды и ее загрязнение. К антропогенным  причинам истощения и загрязнения  пресной воды относятся следующие: отбор поверхностных и подземных  вод; водослив из шахт, штолен; разработка месторождений - твердых полезных ископаемых, нефти и газа, промышленных вод, выплавка серы; урбанизация - жилая застройка, энергетические объекты (АЭС, ТЭЦ). Сильно загрязняют пресные воды предприятия  промышленности: химической, пищевой, целлюлозно-бумажной, черной и цветной  металлургии, нефтеперерабатывающей, строительных материалов, машиностроительной. Загрязнения в водоемы поступают  при строительстве котлованов, тоннелей, метро, гидротехнических сооружений, при  дренажных работах. Загрязняют воды транспорт, водо-, тепло-, газокоммуникации, канализация, ЛЭП. Важнейшим загрязнителем  вод является сельскохозяйственное производство: земледелие, мелиорация земель, животноводство. Опасность  загрязнения пресных вод связана  со складированием сырья, бытовых, промышленных и радиоактивных отходов, минеральных  удобрений, ядохимикатов, нефтепродуктов. Загрязнение происходит при закачке  в недра газов и жидкостей, заводнения нефтяных залежей. Захоронения  высокотоксичных отходов. Не учитывают  возможного загрязнения пресных  вод грандиозные проекты преобразования природы: переброска стока рек, мелиорация, полезащитные лесополосы. Загрязнение  пресных вод связано с военными учениями, испытаниями и ликвидацией  ядерного, химического и других видов  оружия.

Рост потребления пресной  воды населением на планете определяется 0,6-2% в год. В начале XXI века общий  водозабор ожидается в объеме 12-24 тыс. км3. Потребление воды увеличивается в связи с ростом благосостояния, это видно на следующем примере. Потребление воды одним городским жителем южных районов России составляет: в доме без канализации 75, в доме с канализацией 120, с газовым водонагревателем 210 и со всеми удобствами 275 л/сут. Для города в средней полосе России норма потребления воды согласно "Нормам хозяйственно-питьевого потребления для населенных пунктов" (СНиП-II.31 - 74) составляет: в домах без ванн 125-160, с ваннами и нагревателями 160-230 и при центральном горячем водоснабжении 250-350 л/сут.

Потери пресной воды растут с ростом ее потребления на душу населения и связаны с использованием воды на хозяйственные нужды. Чаще всего  это объясняется несовершенством  технологии промышленного, сельскохозяйственного  производства и коммунальных служб. Потери воды из водонесущих коммуникаций в городах России составляют 30-35%ю  В городах областного значения потери воды составляют примерно 10-15 млн т  в год и удваиваются через  каждые 5 лет. Большие потери пресной  воды происходят при разработке месторождений  полезных ископаемых, при строительном осушении городских территорий. Потери воды во многом связаны с недостаточным  знанием природных условий (геолого-литологических и гидрогеолитологических, климатических  и метеорологических, биологических  свойств), внутренних закономерностей  и механизмов развития экосистем. При  создании водохранилищ не всегда учитываются  увеличение фильтрации в их борта  и увеличение испарения при увеличении водной поверхности. Создание каскада  прудов на реках наносит ущерб  речному стоку. Осушение болот ведет  к уменьшению запасов подземных  вод, нарушает веками установившийся баланс влаг и ее циркуляцию, изменяет видовой  состав биоценозов и т.п. Строительство  и использование каналов способствует резкому засолению почв, заболачиванию  и огромным потерям пресной воды.

В ряде случаев недостаток пресной воды связан с непредсказуемостью негативных последствий деятельности человека. Так, строительство каналов (Волга-Чограй, Волга-Урал), каскадов водохранилищ, орошение и обводнение пастбищ, осушение болот и т.д. не привели к ожидаемым  положительным эффектам, напротив, эти проекты закончились потерей  и загрязнением водных ресурсов.

Ухудшение качества воды связано  с попаданием продуктов деятельности человека как непосредственно в  воду из рек и другие поверхностные  водоемы, подземные воды, так и  через атмосферу и почвы. Ухудшение  качества пресных вод наиболее опасно и становится угрожающим для здоровья людей и распространения жизни  на Земле. Его крайним состоянием является катастрофическое загрязнение  вод.