Геоэкология как наука, отражающая взаимоотношения общества и природы

Литература: 10, 122-124; 15, 123-132; 17, 78-84, 112-115; 18, 271-281.

Контрольные вопросы:

1 Что относится к основным  видам антропогенного воздействия  на почвы?

2 Что понимается под эрозией  почв?

3 Что такое ветровая эрозия  и чем она опасна?

4 Чем отличается местная эрозия  от пыльных бурь?

5 В чем суть водной эрозии?

6 Какие виды водной эрозии выделяют и  в чем причина водной эрозии?

7 Что относится к основным  загрязнителям почв?

8 В чем проявляется экологический  вред пестицидов?

9 Каковы экологические последствия  использования удобрений?

10 Что приводит почвы к засолению  и заболачиванию?

11 Что называется недрами и  в чем состоит их основное  богатство?

12 Укажите негативные последствия   освоения недр

13 Укажите антропогенные воздействия   на горные породы

14 Какие процессы развиваются  в результате  антропогенного  воздействия  в массивах горных пород?

15 Какие существуют способы защиты  почв от загрязнения?

16 Что понимается под рациональным  использованием недр и в чем  заключается их охрана?

 

 

Тема 13 Водные ресурсы и их рациональное  использование

Цель: ознакомление с видами и источниками загрязнения водных объектов

План:

1 Виды и источники загрязнения  водных объектов

2 Борьба с загрязнением подземных  вод

3 Экологические последствия загрязнения  гидросферы

1 Под загрязнением водных объектов понимают снижение их биосферных функций и экологического значения в результате поступления в них загрязняющих веществ. Загрязнение вод проявляется в изменении физических и органолептических свойств - снижении прозрачности, изменении окраски, запахов, вкуса, увеличении содержания солей, тяжелых металлов, уменьшeнии растворенного в воде кислорода, появлении радиоактивных элементов,  болезнетворных бактерий и других загрязнителей.

Различают химические, биологические и физические загрязнители.

К наиболее распространенным химическим загрязнителям относят: нефть и нефтепродукты, синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ), пестициды, тяжелые металлы, диоксины и др. Очень опасными являются биологические загрязнители, например вирусы, бактерии, грибы и др.

К физическим загрязнителям относятся радиоактивные вещества, тепло и др. Наиболее часто встречаются химическое и бактериальное загрязнения. Значительно реже наблюдаются радиоактивное и тепловое загрязнения.

Механическое загрязнение характеризуется  попаданием в воду различных механических примесей - песка, шлама, ила и др. механические примеси могут значительно ухудшать органолептические показатели и качество вод, а также отрицательно влияют на условия обитания рыб и состояние экосистем.

Тепловое загрязнение связано  с повышением температуры воды в результате смешивания с более нагретыми поверхностными или технологическими водами, в результате чего происходит изменение газового и химического состава воды, размножение анаэробных бактерий, рост количества гидробионтов и выделение ядовитых газов сероводорода и метана. Одновременно происходит «цветение» воды, а также ускоренное развитие микрофлоры и микрофауны, что способствует развитию других видов загрязнения.

Основными источниками загрязнения  поверхностных и подземных вод  являются сброс в водоемы неочищенных сточных вод, смыв ядохимикатов атмосферными осадками, газодымовые выбросы и утечки нефти и нефтепродуктов.

Наибольший вред водоемам и водотокам  причиняет выпуск в них неочищенных сточных вод. Промышленные сточные воды загрязняют экосистемы разнообразными компонентами в зависимости от специфики отраслей промышленности. В коммунально-бытовых сточных водах преобладают различные органические вещества и микроорганизмы, что может вызвать бактериальное загрязнение.

Большое количество пестицидов, аммонийного и нитратного азота, фосфора, калия смывается, с сельскохозяйственных территорий включая площади, занимаемые животноводческими комплексами.

Значительную опасность представляют газодымовые соединения (аэрозоли, пыль), оседающие из атмосферы на поверхность водосборных бассейнов и непосредственно на водные поверхности.

Огромны масштабы нефтяного загрязнения  природных вод: миллионы тонн нефти  ежегодно загрязняют морские и пресноводные экосистемы при авариях нефтеналивных  судов, на нефтепромыслах в прибрежных зонах, при сбросе с судов балластных вод.

К естественным источникам загрязнения  относятся сильно минерализованные подземные воды (соленые и рассолы) или морские воды, которые могут внедряться в пресные незагрязненные воды при эксплуатации водозаборных сооружений и откачке воды из скважин. Причем загрязнения подземных вод не ограничиваются площадью промпредприятий и хранилищ отходов, а распространяются вниз по течению потока на расстояния до 20-30 км от источников загрязнения, что создает реальную угрозу для питьевого водоснабжения в этих районах. 

2 Меры борьбы с загрязнением подземных вод подразделяются на профилактические и специальные. Профилактические меры являются главными в природоохранных мероприятиях и основаны на:

- совершенствовании методов очистки сточных вод, чтобы исключить попадание загрязненных стоков в подземные воды;

- внедрении производств с бессточными  технологиями;

- тщательном экранировании чаши  бассейнов с промышленными отходами;

- снижении опасных газодымовых  выбросов на предприятиях;

- регламентировании использования  пестицидов и удобрений в сельском хозяйстве и т. д.

Важнейшей мерой предупреждения загрязнения  подземных вод в районах водозаборов является устройство вокруг них зон санитарной охраны.

Зоны санитарной охраны (ЗСО) - это территории вокруг водозаборов, предназначенные для предотвращения возможности загрязнения подземных вод. Состоят они из трех поясов.

Первый пояс (зона строгого режима) включает территорию на расстоянии 30-50 м от водозабора. Здесь запрещается находиться посторонним лицам и проводить какие-либо работы, не связанные с эксплуатацией водозабора.

Второй пояс ЗСО предназначен для  защиты водоносного горизонта от бактериальных (микробных) загрязнений, а третий - от химических загрязнений. На их территории запрещается размещение любых объектов - шламохранилищ, животноводческих комплексов, птицефабрик и других, способных вызвать химическое или бактериальное загрязнение. При этом запрещается также использовать минеральные удобрения и пестициды производить промышленную рубку леса. Ограничивается или запрещается и другая производственная и хозяйственная деятельность человека.

Специальные мероприятия по защите подземных вод от загрязнения  направлены на перехват загрязненных вод с помощью дренажа, а  также на изоляцию источников загрязнения от остальной части водоносного горизонта барражными завесами. Весьма перспективным в этом отношении является создание искусственных геохимических барьеров, основанных на переводе загрязняющих веществ в малоподвижные формы. Для ликвидации локальных очагов загрязнения используются длительные откачки загрязненных подземных вод из специальных скважин.

В последние годы для предупреждения истощения подземных вод все  чаще применяют искусственное пополнение их запасов путем перевода поверхностного стока в подземный. Пополнение осуществляется путем инфильтрации (просачивания) воды из поверхностных источников (реки, озера, водохранилища) в подземные водоносные пласты. Подземные воды получают при этом дополнительное питание, что позволяет увеличивать производительность водозаборов без истощения естественных запасов.

3 Загрязнение водных экосистем представляет огромную опасность для всех живых организмов, в том числе и для человека. Под влиянием загрязняющих веществ в пресноводных экосистемах отмечается падение их устойчивости вследствие нарушения пищевой пирамиды и ломки сигнальных связей в биоценозе, микробиологического загрязнения, эвтрофирования и других крайне неблагоприятных процессов. Они снижают темпы роста гидробионтов их плодовитость, а в ряде случаев приводят к их гибели.

Экологические последствия загрязнения  морских экосистем выражаются в нарушении их устойчивости, прогрессирующей эвтрофикации, накоплении химических токсинов в биоте, снижении биологической продуктивности, возникновении мутагенеза и канцерогенеза в морской среде, микробиологическом загрязнении прибрежных районов моря.

До определенного предела морские  экосистемы могут противостоять  вредным воздействиям химических токсикантов, используя накопительную, окислительную и минерализующую функции гидробионтов. Так, например, двустворчатые моллюски способны аккумулировать один из самых токсичных пестицидов - ДДТ и при благоприятных условиях выводить его из организма.

В морских водах происходит биотрансформация бенз(а)пирена, благодаря наличию в открытых и полузакрытых акваториях гетеротрофной микрофлоры.

Микроорганизмы  водоемов и донных отложений обладают также достаточно развитым механизмом устойчивости к тяжелым металлам и способны продуцировать сероводород, внеклеточные экзополимеры и другие вещества, которые, взаимодействуя с тяжелыми металлами, переводят их в менее токсичные формы.

 

Эвтрофирование водоемов является естественным процессом и обычно протекает очень медленно, однако в последние десятилетия в  связи с возросшим антропогенным воздействием скорость его развития резко увеличилась. Антропогенная, или ускоренная, эвтрофикация связана с поступлением в водоемы значительного количества биогенных веществ - азота, фосфора и других элементов в виде удобрений, моющих веществ и т. д.

Антропогенное эвтрофирование приводит к перестройке структуры трофических связей гидробионтов, резкому возрастанию биомассы фитопланктона из-за массового размножения сине-зеленых водорослей, вызывающих «цветение» воды, ухудшающих ее качество и условия жизни гидробионтов вследствие выделения опасных токсинов.

Истощение водных ресурсов следует  понимать как недопустимое сокращение их запасов, что приводит к неблагоприятным экологическим последствиям, нарушает сложившиеся экологические связи в системе «человек-биосфера». Практически во всех крупных промышленных городах мира, где подземные воды длительное время эксплуатировались мощными водозаборами, возникли значительные депрессионные воронки вследствие понижения их уровня в радиусе до 20 км и более. Так, например, водоотбор подземных вод в Москве привел к формированию огромной депрессионной воронки глубиной до 110 м, что в конечном счете ведет к значительному истощению подземных вод.

Интенсивная эксплуатация подземных  вод при водозаборе и мощный водоотлив из шахт и карьеров приводят к изменению взаимосвязи поверхностных и подземных вод, к значительному ущербу речному стоку, к исчезновению родников, ручьев и малых рек. Кроме того, в связи со значительным снижением уровней подземных вод осушаются заболоченные территории с большим видовым разнообразием растительности, иссушаются леса, гибнет влаголюбивая растительность.

Длительная интенсификация эксплуатации месторождений подземных вод  в определенных геолого-географических условиях может вызвать также медленное оседание и деформацию земной поверхности, что негативно сказывается на состоянии экосистем, особенно прибрежных районов, где затапливаются пониженные участки и нарушается нормальное функционирование естественных сообществ организмов и всей среды обитания человека. Истощению подземных вод способствует также длительный неконтролируемый самоизлив артезианских вод из скважин.

Истощение поверхностных вод проявляется  в прогрессирующем снижении их минимально допустимого стока. Весьма актуальной проблемой является восстановление водности и чистоты малых рек длиной не более 100 км, которые оказались наиболее восприимчивы к антропогенному воздействию. Непродуманное хозяйственное использование их водных ресурсов и прилегающих земельных угодий вызвало истощение, обмеление, загрязнение, а нередко и исчезновение малых рек.

К весьма значительным видам воздействия  человека на гидросферу следует отнести создание крупных водохранилищ, коренным образом преобразующих природную среду на прилегающих территориях. Создание крупных водохранилищ, особенно равнинного типа, для аккумуляции и регулирования поверхностного стока приводит к разнонаправленным последствиям: затоплению плодородных земель, изменению режима подземных вод, подтоплению прилегающих территорий, активизации сейсмической деятельности, с одной стороны, а с другой - повышению устойчивости речного стока, снижению последствий паводков, улучшению условий водоснабжения и т. д.

Кроме того, создание водохранилищ путем  перегораживания русла водотоков плотинами чревато серьезными негативными последствиями для большинства гидробионтов: из-за того, что многие нерестилища рыб оказываются отрезанными плотинами, резко ухудшается естественное воспроизводство многих осетровых и других проходных рыб.

Литература: 2, 227-267; 10, 119-122; 11, 159-166; 15,102-112; 16,74-78.

Контрольные вопросы:

1 Что понимают под загрязнением  водных объектов?

2 Какие виды водных загрязнителей  известны?