Источники загрязнения водных ресурсов как одна из основных проблем экономики природопользования. Реферат: Проблема загрязнения водных ресурсов

Вода - это самое распространенное неорганическое соеди-нение на нашей планете. В естественном состоянии вода никогда не свободна от примесей. В ней растворены различные газы и соли, нахо-дятся взвешенные твердые частички. В 1 литре пресной воды может содержаться до 1 грамма солей.

Большая часть воды сосредоточена в морях и океанах. На пресные воды приходится всего 2%. Большая часть пресных вод (85%) сосредоточена во льдах полярных зон и ледников.

Наиболее угрожают чистоте водоемов нефтяные масла. Для очистки от нефти требуется улавливание не только плавающей по поверхности пленки, но и осаждение нефтяной эмульсии.

Весьма опасны как загрязнители сточные воды целлюлозно-бумажной промышленности. Стоки этих предприятий поглощают кислород за счет окисления органических веществ, засоряют воду нерастворимыми веществами и волокнами, придают воде неприятный вкус и запах, изменяют цвет, способствуют развитию грибных обрастаний по дну и берегам.

Особенно загрязняют водоемы и губительно отражаются на развитии водных организмов сточные воды разнообразных химических заводов. Сбросы ТЭЦ обычно бывают подогреты на 8-10° С выше в сравнении с водой водоемов. При повышении температуры водоемов в них происходит усиление развития микро- и макропланктона, «цветение» воды, изменяются ее запах и цвет.

Сильно загрязняет и засоряет реки молевой сплав леса. Массы плывущего леса наносят рыбе ранения, преграждают путь к нерестилищам, рыба большей частью покидает обычные места нереста. Кора, сучья, ветки засоряют дно водоемов. Из бревен и древесных отходов выделяется в воду смола и другие вредные для рыбного населения продукты. Экстрагированные из древесины вещества разлагаются в воде, поглощая кислород, вызывая гибель рыб. Особенно в первые сутки сплава от недостатка кислорода гибнут икра и мальки рыб, а также кормовые беспозвоночные.

Усиливает засорение рек сброс в них отходов лесозаводов - опилки, кора и др., скапливающиеся большей частью в заводях и протоках. Часть леса тонет, число бревен увеличивается из года в год. Гниющая древесина и кора отравляют воду, она становится «мертвой».

Источником загрязнения вод во многих случаях являются коммунальные сточные воды (канализация, бани, прачечные, больницы и др.).

Растет численность населения, расширяются старые и появляются новые города. К сожалению, не всегда постройка очистных сооружений успевает за темпами жилищного строительства.

Положение осложняется тем, что за последние годы в составе сточных вод резко увеличилось содержание биологически активных и стойких примесей, таких, как новые виды моющих средств, продуктов органического синтеза, радиоактивных веществ и др.

В ряде районов наблюдается загрязнение подземных вод, связанное с просачиванием в водоносные горизонты загрязнений с поверхности. Наибольшую же угрозу жизни водоемов и здоровью людей представляют радиоактивные отходы атомной промышленности. Источником радиоактивного загрязнения водоемов являются заводы по очистке урановой руды и по переработке ядерного горючего для реакторов, атомные электростанции, реакторы.

В настоящее время сточные воды повышенной радиоактивности порядка 100 кюри/л и выше подвергаются захоронению в подземные резервуары или закачиваются в подземные бессточные бассейны.

Установлено, что морская вода способна разъедать контейнеры, их опасное содержимое распространяется в воде. Последствия радиоактивного загрязнения от неправильного захоронения отходов сказались в Ирландском море, где радиоактивными изотопами были заражены планктон, рыбы, водоросли, а также пляжи.

Спуск радиоактивных отходов в моря и реки, как и захоронение их в верхних водонепроницаемых слоях земной коры, нельзя считать разумным решением этой важной современной проблемы. Требуются дополнительные научные исследования способов нейтрализации радиоактивных загрязнений в водоемах.

В организмах растений и животных происходят процессы биологической концентрации радиоактивных веществ на протяжении цепей питания. Концентрированные мелкими организмами эти вещества затем попадают к другим животным, хищникам, где образуют опасные концентрации. Радиоактивность некоторых планктонных организмов может в 1000 раз превышать радиоактивность воды.

Некоторые пресноводные рыбы, представляющие собой одно из высших звеньев в цепи питания, в 20-30 тыс. раз радиоактивнее воды, в которой они живут.

Загрязнения сточных вод делят в основном на две группы: минеральные и органические, в том числе - биологические и бактериальные.

К минеральным загрязнениям относятся сточные воды металлургических и машиностроительных предприятий, отходы нефтяной, нефтеобрабатывающей и горнодобывающей промышленности. Эти загрязнения содержат песок, глинистые и рудные включения, шлак, растворы минеральных солей, кислот, щелочей, минеральные масла и др.

Органические загрязнения вод производятся городскими фекально-хозяйственными стоками, водами боен, отходами кожевенных, бумажно-целлюлозных, пивоваренных и других производств. Органические загрязнения бывают растительного и животного происхождения. К растительным относятся остатки бумаги, растительные масла, остатки плодов, овощей и др. Основным химическим веществом этого рода загрязнений является углерод. К загрязнениям животного происхождения относятся: физиологические выделения людей, животных, остатки жировых и мускульных тканей, клеевые вещества, и пр. Они характеризуются значительным содержанием азота.

Бактериальные и биологические загрязнения представляют собой различные живые микроорганизмы: дрожжевые и плесневые грибки, мелкие водоросли и бактерии, в том числе - возбудители тифа, паратифа, дизентерии, яйца гельминтов, поступающие с выделениями людей и животных и пр. Бактериальную загрязненность сточных вод характеризуют величиной коли-титра, т. е. наименьшим объемом воды в миллиметрах, в котором содержится одна кишечная палочка (бактерия «коли»). Так, если коли-титр равен 10, это значит, что в 10 мл найдена 1 кишечная палочка. Этот вид загрязнений свойствен бытовым водам, а также сточным водам боен, кожевенных заводов, шерстомоек, больниц и др. Общий объем бактериальной массы достаточно велик: на каждые 1000 м 3 сточных вод - до 400 л.

Загрязнения большей частью содержат около 42% минеральных веществ и до 58% органических.

При рассмотрении вопроса о составе сточных вод одним из важных понятий является концентрация загрязнения, т. е. количество загрязнений в единице объема воды, исчисляемом в мг/л или г/м 3 .

Концентрацию загрязнений сточных вод определяют химическими анализами. Большое значение имеет рН сточных вод, особенно при процессах их очистки. Оптимальной средой для биологических процессов очистки являются воды с рН около 7-8. Бытовые сточные воды имеет слабощелочную реакцию, производственные - от сильнокислой до сильнощелочной.

Загрязнение водоемов характеризуется следующими признаками:

Появление плавающих веществ на поверхности воды и отложение на дне осадка;

Изменение физических свойств воды, как-то: прозрачности и цветности, появление запахов и привкусов;

Изменение химического состава воды (реакции, количества органических и минеральных примесей, уменьшение растворенного в воде кислорода, появление ядовитых веществ и др.);

Изменение видов и количества бактерий и появление болезнетворных бактерий за счет поступления их со сточными водами.

В.Н. KetcHum (1967 г.) разработал схему (рис. 1), на которой в общих чертах показано распределение и дальнейшая судьба загрязнений применительно к морской среде, но она может быть экстраполирована на пресноводные сис-темы и устья рек.

Рис. 1. Схема качественной картины влияния загрязнений на гидросферу

Вода обладает чрезвычайно ценным свойством непрерывного самовозобновления под влиянием солнечной радиации и самоочищения. Оно заключается в перемешивании загрязненной воды со всей ее массой и в дальнейшем процессе минерализации органических веществ и отмирания внесенных бактерий. Агентами самоочищения являются бактерии, грибы и водоросли. Установлено, что в ходе бактериального самоочищения через 24 ч остается не более 50% бактерий, через 96 ч - 0,5%. Процесс бактериального самоочищения сильно замедляется зимой, так что через 150 ч сохраняются еще до 20% бактерий.

Чтобы обеспечить самоочищение загрязненных вод, необходимо их многократное разбавление чистой водой.

Если же загрязнения настолько велики, что самоочищение воды не происходит, существуют специальные методы и средства для ликвидации загрязнений, поступающих со сточными водами.

В промышленности - это главным образом строительство цеховых и общезаводских сооружений по очистке сточных вод, совершенствование технологического процесса производства и строительство утилизационных установок для извлечения ценных веществ из сточных вод.

На речном транспорте наибольшее значение имеет борьба с потерями нефтепродуктов при погрузке, выгрузке и транспортировке на судах речного флота, оборудование судов емкостями для сбора загрязненных вод.

При лесном сплаве основными методами борьбы с засорением рек является строгое соблюдение технологии сплава леса, очистка русел рек от затонувшей древесины, прекращение молевого сплава леса на реках, имеющих рыбохозяйственное значение.

Под загрязнением водных ресурсов понимают любые изменения физических, химических и биологических свойств воды в водоемах в связи со сбрасыванием в них жидких, твердых и газообразных веществ, которые причиняют или могут создать неудобства, делая воду данных водоемов опасной для использования, нанося ущерб экосистеме, здоровью и безопасности населения.

Источниками загрязнения признаются объекты, с которых осуществляется сброс или иное поступление в водные объекты вредных веществ, ухудшающих качество поверхностных вод, ограничивающих их использование, а также негативно влияющих на состояние дна и береговых водных объектов.

Типы загрязнителей вод

Загрязнение поверхностных и подземных вод можно распределить на такие типы: механическое - повышение содержания механических примесей, свойственное в основном поверхностным видам загрязнений; химическое - наличие в воде органических и неорганических веществ токсического и нетоксического действия, не свойственных для данной экосистемы; бактериальное и биологическое - наличие в воде разнообразных патогенных микроорганизмов, грибов и мелких водорослей; радиоактивное - присутствие радиоактивных веществ в поверхностных или подземных водах; тепловое - выпуск в водоемы подогретых вод тепловых и атомных ЭС.

Установлено, что более 400 видов веществ, могут вызывать загрязнение вод. В случае превышения допустимой нормы хотя бы по одному из трех показателей вредности: - санитарно-токсикологическому, общесанитарному или органолептическому, вода считается загрязненной.

Различают химические, биологические и физические загрязнители. Среди химических загрязнителей к наиболее распространенным относят нефть и нефтепродукты, СПАВ (синтетические поверхностно-активные вещества), пестициды, тяжелые металлы, диоксины и др. Очень опасно загрязняют воду биологические загрязнители, например вирусы и другие болезнетворные микроорганизмы, и физические - радиоактивные вещества, тепло и др.

Химическое загрязнение - наиболее распространенное, стойкое и далеко распространяющееся. Оно может быть органическим (фенолы, нафтеновые кислоты, пестициды и др.) и неорганическим (соли, кислоты, щелочи), токсичным (мышьяк, соединения ртути, свинца, кадмия и др.) и нетоксичным. При осаждении на дно водоемов или при фильтрации в пласте вредные химические вещества сорбируются частицами пород, окисляются и восстанавливаются, выпадают в осадок, и т. д., однако, как правило, полного самоочищения загрязненных вод не происходит. Очаг химического загрязнения подземных вод в сильно проницаемых грунтах может распространяться до 10 км и более.

Бактериальное загрязнение выражается в появлении в воде патогенных бактерий, вирусов (до 700 видов), простейших, грибов и др. Этот вид загрязнений носит временный характер.

Весьма опасно содержание в воде, даже при очень малых концентрациях, радиоактивных веществ, вызывающих радиоактивное загрязнение. Наиболее вредны “долгоживущие” радиоактивные элементы, обладающие повышенной способностью к передвижению в воде (стронций-90, уран, радий-226, цезий и др.). Радиоактивные элементы попадают в поверхностные водоемы при сбрасывании в них радиоактивных отходов, захоронении отходов на дне и др. В подземные воды уран, стронций и другие элементы попадают как в результате выпадения их на поверхность земли в виде радиоактивных продуктов и отходов и последующего просачивания в глубь земли вместе с атмосферными водами, так и в результате взаимодействия подземных вод с радиоактивными горными породами. Атомные электростанции радиоактивными отходами загрязняют реки.

Радиоактивные вещества концентрируются мельчайшими планктонными микроорганизмами и рыбой, затем по цепи питания передаются другим животным. Установлено, что радиоактивность планктонных обитателей в тысячи раз выше, чем воды, в которой они живут.

Сточные воды, имеющие повышенную радиоактивность (100 кюри на 1л и более), подлежат захоронению в подземные бессточные бассейны и специальные резервуары.

Механическое загрязнение характеризуется попаданием в воду различных механических примесей (песок, шлам, ил и др.). Механические примеси могут значительно ухудшать органолептические показатели вод.

Применительно к поверхностным водам выделяют еще их загрязнение (а точнее, засорение) твердыми отходами (мусором), остатками лесосплава, промышленными и бытовыми отходами, которые ухудшают качество вод, отрицательно влияют на условия обитания рыб, состояние экосистем.

Тепловое загрязнение связано с повышением температуры вод в результате их смешивания с более нагретыми поверхностными или технологическими водами.

Серьёзной экологической проблемой является то, что обычным способом использования воды для поглощения тепла на тепловых электростанциях является прямая прокачка пресной озерной или речной воды через охладитель и затем возвращение её в естественные водоёмы без предварительного охлаждения. Для электростанции мощностью 1000 МВт требуется озеро площадью 810 га, глубиной около 8,7 м.

Электростанции могут повышать температуру воды по сравнению с окружающей на 5-15 С. В естественных условиях при медленных повышениях или понижениях температур рыбы, и другие водные организмы постепенно приспосабливаются к изменениям температуры окружающей среды. Но если в результате сброса в реки и озёра горячих стоков с промышленных предприятий быстро устанавливается новый температурный режим, времени для акклиматизации не хватает, живые организмы получают тепловой шок и погибают.

Тепловой шок - это крайний результат теплового загрязнения. Результатом сброса в водоёмы нагретых стоков могут быть иные, более коварные последствия. Одним из них является влияние на процессы обмена веществ. В результате повышения температуры воды содержание в ней кислорода падает, тогда как потребность в нём живых организмов возрастает. Возросшая потребность в кислороде, его нехватка вызывают жестокий физиологический стресс, и даже смерть. Искусственное подогревание воды может существенно изменить и поведение рыб - вызвать несвоевременный нерест, нарушить миграцию

Повышение температуры воды способно нарушить структуру растительного мира водоёмов. Характерные для холодной воды водоросли заменяются более теплолюбивыми и, наконец, при высоких температурах полностью ими вытесняются, при этом возникают благотворные условия для массового развития в водохранилищах сине-зеленых водорослей - так называемого “цветения воды”.

Загрязняющее вещество представляет опасность для живых организмов, таких как растения или животные. Загрязнители могут быть результатом человеческой деятельности, например побочным продуктом промышленности или возникать естественным образом, например, радиоактивные изотопы, осадки или животные отходы.

Из-за того, насколько обширной является концепция загрязнения, можно предположить, что загрязненные воды существовали еще до появления негативной деятельности человечества.

Однако количество загрязненных вод увеличивается из-за быстрых темпов роста численности населения, сельскохозяйственной деятельности и развития промышленности.

Основные источники загрязнений водных ресурсов

Ряд действий людей ведет к загрязнению воды, вредному для водной флоры и фауны, эстетической красоты, отдыха и здоровья людей. Основные источники загрязнения могут быть сгруппированы в несколько категорий:

Землепользование

Человечество в значительной степени воздействует на землю, включая , обработку лугов, строительство зданий, прокладывание дорог и др. Землепользование приводит к нарушению , во время выпадения осадков и снеготаяния. По мере того, как вода стекает по поверхности земли, лишенной растений, и образовывает ручьи, она захватывает все на своем пути, включая вредные вещества. Растительность имеет важное значение, поскольку сдерживает органические и минеральные компоненты почвы.

Непроницаемые поверхности

Большинство искусственных поверхностей не могут поглощать воду, как почва и корни. Крыши, автостоянки и дороги позволяют потоку дождя, или растаявшего снега стекать с большой скоростью и объемом, захватывая по пути тяжелые металлы, масла, дорожную соль и другие загрязняющие вещества. В противном случае загрязняющие вещества поглотились бы почвой и растительностью, и естественным образом разрушились. Вместо этого они концентрируются в сточной воде, а затем попадают в водоемы.

Сельское хозяйство

Общие методы ведения сельского хозяйства, такие как воздействие на почву удобрений и пестицидов, и концентрация скота, вносят свой вклад в загрязнение воды. Вода, насыщенная фосфором и нитратами, приводит к цветению водорослей и другим проблемам, включая . Неправильное управление сельскохозяйственными угодьями и животноводством также может привести к значительной эрозии почв.

Добыча полезных ископаемых

Шахтные хвосты - это груды отброшенных камней после того, как ценная часть руды была удалена. Хвосты могут выщелачивать на поверхностные и грунтовые воды большое количество загрязняющих веществ. Побочные продукты иногда хранятся в искусственных водоемах, а отсутствие плотин, удерживающих эти водоемы, может привести к экологической катастрофе.

Промышленность

Промышленная деятельность является основным источником загрязнения воды. В прошлом, жидкие отходы сбрасывались непосредственно в реки или помещались в специальные бочки, которые затем были погребены где-то. Эти бочки затем начали разрушаться, а вредные вещества просачиваться в почву и затем в подземные воды. Кроме того, случайные разливы загрязняющих веществ происходят довольно часто и влекут за собой негативные последствия для здоровья человека и .

Энергетический сектор

Добыча и транспортировка ископаемого топлива, особенно нефти, приводит к разливам, которые могут оказывать продолжительное воздействие на водные ресурсы. Кроме того, угольные электростанции выделяют большое количество диоксида серы и оксидов азота в атмосферу. Когда эти загрязнители растворяются в дождевой воде и поступают в водные пути, они значительно подкисляют реки и озера. Производство электроэнергии с помощью гидроэнергетики приводит к значительно меньшему загрязнению, но все же оказывает некоторое вредное воздействие на водные экосистемы.

Домашняя деятельность

Есть много действий, которые мы можем предпринимать каждый день для предотвращения загрязнения воды: избегать использование пестицидов, собирать отходы домашних животных, правильно утилизировать бытовую химию и медицинские препараты, избегать пластика, следить за утечками масла в автомобиле, регулярно очищать сливные ямы и др.

Мусор

В окружающей среде сохраняется много мусора, и пластиковые изделия не подвержены биоразложению, а только разрушаются на вредные микрочастицы.

Всегда ли загрязнителями выступает вещество?

Не всегда. Например, атомные электростанции используют огромное количество воды для охлаждения реактора с помощью парогенератора. Теплая вода затем попадает обратно в реку, из которой она закачивается, создавая теплый шлейф, влияющий на водную жизнь вниз по течению.

Водные ресурсы:

использование и загрязнение

План

1. Введение……………………………………………...…3
2. Использование и загрязнение водных ресурсов:

1. географические особенности размещения водных ресурсов………………………………………………....4
2. использование пресных вод…………………...…….6
3. качественное истощение ресурсов пресных вод…...9
4. основные источники загрязнения гидросферы...…13

1. Заключение…………………………………………...18
2. Список литературы……………………………...…...19

Введение

Организация рационального использования вод — одна из наиболее важных современных проблем охраны и преобразования природы. Интенсификация промышленности и сельского хозяйства, рост городов, развитие экономики в целом возможны лишь при условии сохранения и умножения запасов пресной воды. Затраты на сохранение и воспроизводство качества воды занимают первое место среди всех расходов человечества на охрану природы. Суммарная стоимость пресной воды намного дороже любого другого вида используемого сырья.

Успешное преобразование природы возможно лишь при достаточном количестве и качестве воды. Обычно любой проект преобразования природы в большой степени связан с тем или иным воздействием на гидроресурсы.

В связи с развитием мирового хозяйства потребление воды растет стремительными темпами. Оно удваивается каждые 8-10 лет. Одновременно увеличивается степень загрязнения вод, т. е. происходит их качественное истощение. Объем воды гидросферы очень велик, но человечество непосредственно использует лишь небольшую часть пресных вод. Все это, вместе взятое, и обусловливает остроту задач охраны вод, их первостепенное значение во всем комплексе проблем охраны и преобразования природы.

Использование и загрязнение водных ресурсов

Географические особенности размещения водных ресурсов

К числу важнейших водных ресурсов, пригодных для использования в тех или иных отраслях хозяйства, относятся речные, озерные, морские, подземные поды, лед высокогорий и полярных районов, атмосферная влага. Таким образом, за исключением вод, находящихся в составе минералов и биомассы, все составные части гидросферы могут рассматриваться в качестве источников водных ресурсов (табл. 1). Однако в промышленности, сельском хозяйстве и в быту наиболее широко используются пресные воды — речные, подземные, озерные. Они более доступны, легче поддаются регулированию, непрерывно возобновляются в процессе круговорота. Пресные воды составляют около 2 % общего объема гидросферы. Но пока человек не использует большую их часть, законсервированную в виде льдов. Используемая часть составляет менее 1 % от общего объема вод гидросферы. В этом и состоит одна из причин возникновения угрозы не только региональной, но и глобальной нехватки воды для хозяйственно-бытовых целей. Очевидно, для пополнения ресурсов пресных вод необходимо вовлекать в хозяйственный водооборот все более широкие массы воды из всех частей гидросферы. Работы в этом направлении успешно развиваются, в ряде стран опресняют морскую воду, разрабатывают способы воздействия на атмосферную влагу, все шире вовлекают в хозяйственный оборот подземные воды, составляют проекты использования воды полярных льдов.

Наиболее ценная часть гидроресурсов — пресная вода размещена на территории материков крайне неравномерно. Наиболее высокая обеспеченность ресурсами полного речного и подземного стока приходится на экваториальный пояс. Особенно отличаются в этом отношении экваториальные части Южной Америки и Африки, где на одного человека приходится 25-50 тыс. м 3 полного речного стока и более 10-25 тыс. м 3 подземного стока в год. Тропический, субтропический пояса и юг умеренного пояса Евразии имеют водообеспеченность почти в 10 раз ниже. Очень слабо обеспечены водными ресурсами юг Средней Азии, Афганистан, Аравия, Сахара. В северной половине умеренного и субтропического поясов обеспеченность ресурсами полного стока, как правило, превышает 25 тыс. м 3 на одного человека, а на северо-востоке и востоке Советского Союза, в северной части Канады превышает 100 тыс. м 3 на одного человека. Особое место занимает Австралия. Несмотря на то, что в целом на территории Австралии воды мало, ее относительная водообеспеченность выше среднемировой величины.

Таблица 1.

Мировые запасы воды

Территориальное размещение гидроресурсов, водообеспеченность отдельных географических регионов не отличаются постоянством и изменяются с течением времени. В прошлом эти процессы происходили главным образом под воздействием естественных природных причин — климатических, геолого-тектонических и т.д. Чаще всего естественные изменения водообеспеченности совершались медленно и постепенно. Так, на протяжении последних 5 000 лет обводненность Сахары неоднократно менялась. В IV тысячелетии до н. э. территория современной пустыни была занята ландшафтами саваннового типа. Здесь протекали полноводные реки, бравшие начало в горных массивах Центральной Сахары (Ахаггар, Тассилин-Адджер и др.). Эти реки впадали в озеро Чад, реку Нигер и образовывали разветвленную гидрографическую сеть. Затем на протяжении нескольких столетий происходило иссушение громадных пространств Северной Африки и формирование ландшафтов пустынь.

Использование пресных вод

Темпы и масштабы изменений в водообеспеченности географических регионов резко возросли за последние десятилетия.

Научно-техническая революция сопровождается все большим потреблением воды. Это обусловлено ростом объемов промышленной продукции, формированием новых очень водоемких отраслей производства.

Так, на производство 1 т стали расходуется до 300 м 3 воды, для получения 1 т бумаги — 900, 1 т капрона — 5600 м 3 . Рост энергетики также приводит к резкому увеличению потребления воды. Современные тепловые электростанции мощностью в 1 млн. кВт используют в год 1,2-1,6 км 3 воды, а атомные — до 3,5 км 3 . Город с населением в 1 млн. человек расходует около 0,5 млн. м 3 воды в сутки. Наиболее крупный потребитель воды — сельское хозяйство. Среднемировой расход воды для производства 1 кг растительной пищи составляет 2 тыс. л воды, а 1 кг мяса — 20 тыс. л. Для орошения гектара хлопкового поля необходимо 5 тыс. м 3 , а рисового — 15-20 тыс. м 3 воды за сезон. Улучшение агротехники, подъем урожаев сопровождаются ростом транспирации воды сельскохозяйственными культурами. Это в свою очередь приводит к уменьшению поверхностного стока, полного речного стока, к снижению уровней половодий и паводков. Таким образом, рост урожаев сопровождается уменьшением воды и реках. В перспективе в результате интенсификации земледелия можно ожидать уменьшения полного речного стока во всем мире примерно на 700 км 3 в год. Следовательно, интенсификация сельского хозяйства неизбежно приводит к ухудшению водообеспеченности других отраслей хозяйства. Поэтому при планировании размещения и развития производительных сил приходится учитывать не только региональные запасы ресурсов пресных вод, но и их потребление всеми отраслями хозяйства как в настоящее время, так и в будущем.

Дальнейшая интенсификация сельского хозяйств« требует развития прежде всего орошаемого земледелия. Большая часть орошаемых площадей используется под такие водоемкие и высокоурожайные культуры как рис (примерно 65% от всей площади поливных земель) и хлопчатник (18%). На орошаемых землях расход воды в 10 раз выше, чем на неорошаемых, и в среднем составляет 12-14 тыс. м 3 на 1 га пашни. К 2000 г. необходимо будет увеличить поливные площади не менее чем в 3 раза. Соответственно с этим возрастет и потребление воды в сельском хозяйстве.

Расширение пахотных угодий в значительных рал мерах возможно лишь при широком применении орошения. Так, многие бесплодные ныне земли Африки, Южной Америки и Австралии могут давать высокие урожаи при поливе. При полном использовании речной воды можно удвоить площади возделываемых земель в нижнем течении Ганга и Брахмапутры, увеличить их вчетверо в Южной Австралии. Все это приведет к дальнейшему росту безвозвратного использования воды для нужд орошения. Орошаемое земледелие занимало и будет занимать первое место по объему используемых вод среди других водопотребителей.

Процессы урбанизации сопровождаются все большим потреблением воды для хозяйственно-бытовых нужд. Расход воды на одного человека в городе значительно выше, чем в сельской местности. Поэтому рост городского населения резко увеличивает использование воды для бытовых целей. В целом в мире 71 % потребляемой воды расходуется сельским хозяйством, 23%—промышленностью и 6%—на коммунально-бытовые нужды.

Круговорот воды приводит к тому, что все части гидросферы возобновляются с той или иной интенсивностью. Особенно быстро происходит возобновление пресных вод. Если воду использовать в объеме круговорота, то источники водных ресурсов будут неисчерпаемыми, вечными. Но на практике, особенно за последние годы, потребление воды в отдельных регионах превышает скорость ее возобновления. Неравномерное размещение по территории ресурсов пресных вод, промышленности, городов, сельскохозяйственных предприятий, развитие экономики все чаще приводит к обострению диспропорций между ними, сопровождается возникновением очагов «водного голода». Так, в США в 1900 г. всеми отраслями хозяйства потреблялось 6% среднегодового стока речных вод, а в 1981 г. использовалось уже свыше 25% (с учетом слабоосвоенных водных запасов Аляски). К 2000 г. водопотребление в США, очевидно, составит 50% от среднегодового стока всех рек. Поэтому для решения проблем водоснабжения аграрных и промышленных районов страны предполагается в перспективе осуществить межбассейновую переброску вод канадских рек в объеме 246 км 3 в год. Очень остро в последние годы встали проблемы водоснабжения в целом ряде индустриальных стран Европы. По этой причине ФРГ, Нидерланды и Дания обсуждают со Швецией возможности переброски оттуда пресной воды по трубопроводам. В настоящее время уже десятки стран мира испытывают серьезные трудности в связи с нехваткой пресной воды.

Таким образом, все основные тенденции научно-технической революции приводят к росту использования ресурсов пресных вод, способствуют возникновению региональных и глобальных проблем, связанных с их истощением.

Нехватка пресных вод в ряде регионов мира усугубляется противоречиями между капиталистическими государствами, экономической отсталостью ряда стран. Мо этой причине на Ближнем Востоке в очень небольшой степени используются гидроресурсы реки Иордан, на полустрове Индостан — воды реки Инд. Запасы Пресных вод стали предметом политических и экономических спекуляций. Более сильные в экономическом отношении капиталистические государства пытаются овладеть большей долей гидроресурсов.

По социальным, политическим и экономическим причинам в ряде стран водные ресурсы используются далеко не полностью. Однако это не обеспечивает их сохранения. Как правило, и в развивающихся странах, где нет достаточных средств и технических возможностей для строительства очистных сооружений, происходит качественное истощение водных ресурсов за счет их загрязнения.

Таким образом, развитие всех отраслей мировой хозяйства сопровождается интенсивным ростом водопотребления. В 1900 г. оно составило 400 км 3 (в том числе 270 км 3 воды было израсходовано безвозвратно), в 1981 г. — соответственно 2600 и 1500; в 2000 г. произошло увеличение расхода воды до 6000 км 3 (безвозвратно — 3000 км 3). Однако уровень водопотребления во многом определяется степенью экономического развития каждого государства. Например, общее годовое потребление воды на душу населения в развивающихся странах не превышает 150-200 м 3 , в индустриальных составляет в среднем 500-600 м 3 , а в высокоразвитых странах достигает 1500 м 3 .

Качественное истощение ресурсов пресных вод

Общемировое водопотребление в 1981 г. достигла 2600 км 3 в год, что составляет лишь 6% ежегодно возобновляемых ресурсов пресных вод на Земле. Поэтому нехватку пресных вод в тех или иных регионах земного шара вызывает не прямое водопотребление гидроресурсов, а их качественное истощение.

За последние десятилетия все более значительную часть круговорота пресных вод стали составлять промышленные и коммунальные стоки. На промышленные и бытовые нужды потребляется около 600-700 км 3 воды в год. Из этого объема безвозвратно расходуется 130-150 км 3 , а около 500 км 3 отработанных, так называемых сточных, вод сбрасывается в реки, озера и моря.

В определенных размерах сброс сточных вод в естественные водоемы допустим, так как природно-аквальные комплексы способны к самоочищению. При достаточно большом содержании в воде кислорода микроорганизмы превращают органические вещества стоков а минеральные соли. Часть органики потребляется рыбами. Минеральные соли, в свою очередь, усваиваются растениями. В естественных условиях процессы самоочищения водоемов протекают и завершаются на разном расстоянии от места сброса нечистот. Это расстояние зависит от мощности водостока, его гидрологических и гидробиоло-гических особенностей, от количества и качества загрязняющих веществ. Если сброс нечистот превышает возможности природно-аквальных комп-лексов к самоочищению, происходит их деградация. При этом быстро расходуется кислород, растворенный в воде, что приводит к нарушению биологических процессов, прекращению процессов самоочистки. В ре-зультате степень загрязнения вод возрастает настолько, что резко снижаются возможности их использования, — происходит качественное истощение водных ресурсов.

Для организации охраны вод от загрязнения крайне важно располагать данными о том, какое количество тех или иных стоков может быть очищено естественным образом в речной или озерной воде, за какое время, и на каком расстоянии от мест сброса. На основе таких материалов можно правильно сочетать искусственные и естественные способы очистки стоков. Способность природно-аквальных комплексов к самоочищению необходимо учитывать также при размещении и строительстве очистных сооружений. Даже после самой совершенной очистки стоки очистных станций содержат не менее 10-20% наиболее стойких загрязнителей. Поэтому для вторичного использования очищенных стоков необходимо 12-кратное их разбавление чистыми естественными водами с большим содержанием кислорода.

С каждым годом все более значительные объемы воды расходуются на разбавление как очищенных, так и неочищенных стоков. В результате во многих регионах мира произошло качественное истощение водных ресурсов, все водоемы в той или иной степени загрязнены. Уже в настоящее время при относительно небольшом количестве сточных вод (примерно 600 км 3 в год) на их разбавление расходуется около 30% устойчивого стока рек мира. Несмотря на совершенствование промышленных технологий количество сточных вод растет. В 2000 г. на их разбавление потребуется израсходовать все мировые ресурсы речного стока. Строительство дорогостоящих и самых совершенных очистных сооружений лишь отодвигает сроки качественного истощения водных ресурсов, но не может полностью решить эту проблему.

Пресные воды загрязняются не только промышленными и канализационными стоками. За последние десятилетия очень опасным источником загрязнения стали нефтепродукты. Даже небольшое количество нефти в водоеме может резко сократить или даже полностью ликвидировать способность природно-аквальных комплексов к самоочищению. 1 т нефти покрывает воду тончайшей мономолекулярной пленкой на площади 12 км 2 . Эта пленка препятствует газообмену воды и воздуха, затрудняет насыщение воды кислородом и тем самым препятствует нормальному ходу процессов биологической очистки. Рост во всех странах количества автомобилей, водно-моторного транспорта остро ставит проблемы защиты вод от нефтепродуктов. Для борьбы с нефтяным загрязнением принимаются все более строгие меры. Например, на озерах-водохранилищах канала им. Москвы запрещено движение моторных лодок. Все крупные суда должны иметь специальные емкости для приема загрязненных вод.

Значительную угрозу для водоемов представляют минеральные удобрения и ядохимикаты, которые попадают с полей вместе со струями дождевой и талой воды. Насыщение водоемов рядом минеральных веществ (азот, фосфор и др.) приводит к их эвтрофикации. А это в свою очередь заставляет решать ряд новых сложных проблем в организации рационального водопользования. После загрязнения минеральными удобрениями круг возможного использования вод резко сужается. Иногда они вообще не годятся ни для каких целей.

В последние годы все шире распространяется тепловое загрязнение водоемов. Теплые, отработанные воды, которые используются для охлаждения агрегатов и реакторов тепловых и ядерных электростанций, в значительных количествах накапливаются в водохранилищах, озерах и реках. Это сопровождается значительными изменениями в их экологических условиях. Термальные загрязнения вызывают уменьшение содержания кислорода в воде, ухудшают условия жизни многих водных организмов, способствуют развитию сине-зеленых водорослей, значительно увеличивают токсичность загрязняющих воду примесей, изменяют сроки нереста рыб и т. д.

Во все большем числе экономически развитых стран и регионов приходится решать сложные проблемы водоснабжения. Так, в США около 150 млн. человек пьют воду, которая уже была в употреблении и прошла сложный и дорогой путь очистки до питьевых стандартов. Но, несмотря на самые совершенные методы подготовки, эта вода уступает натуральной по целому ряду своих качеств. Сложные проблемы водоснабжения приходится решать Нидерландам, для которых прежде основным источником водоснабжения служил Рейн. Ныне Рейн приносит в Нидерланды сточные воды Швейцарии, Бельгии, Люксембурга, ФРГ и Франции.

Три четверти населения мира испытывает острую нехватку чистой питьевой воды. По данным Всемирной организации здравоохранения, в результате использования недоброкачественной питьевой воды в мире ежегодно заболевает около 500 млн. человек. В связи с этим Генеральная Ассамблея ООН провозгласила 1981-1990 гг. Международным десятилетием обеспечения питьевой водой и улучшения санитарных условий.

Таким образом, региональные и глобальные проблемы охраны ресурсов пресных вод, их рационального использования обусловлены главным образом качественным истощением гидроресурсов.

Основные источники загрязнения гидросферы

Уровень загрязнения рек, озер, морей и океанов с каждым годом возрастает. Особую и едва ли не самую серьезную роль в загрязнении водных объектов играет сброс отработанных промышленных вод. Они загрязняют более 1/3 всего речного стока. Например, в США за 70 лет загрязненность рек выросла в 10 раз, что привело к запрещению купания в реке Миссисипи и ее притоках. Не лучшим образом обстоит дело и с водоемами, расположенными в Европейской части России. Так, концентрация аммонийного и нитритного азота увеличилась в 1,5 раза, количество взвешенных и органических веществ достигает от 2 до 12 ПДК, содержание фенолов — от 10 до 41 ПДК, тяжелых металлов — от 8 до 24 ПДК.

Наибольший вклад в загрязнение водных объектов сточными водами вносят такие отрасли промышленности, как черная и цветная металлургия, химическая, нефтеперерабатывающая, целлюлозно-бумажная и пищевая.

В зависимости от технологических особенностей производств сточные воды можно разделить на:

1. реакционные воды, загрязненные как исходными веществами, так и продуктами реакции;
2. воды, содержащиеся в сырье и исходных продуктах;
3. воды после промывки сырья, продуктов, тары, оборудования;
4. водные экстрагенты и абсорбенты;
5. бытовые воды из туалетов, после мытья помещений, душевых;
6. воды, стекающие с территории промышленных предприятий, загрязненные различными химическими веществами.

Промышленные сточные воды могут иметь кислую, нейтральную или щелочную среду, что приводит к изменению естественного рН в водоемах, в которые сбрасываются эти воды.

В шлаках промышленных производств присутствуют разнообразные органические вещества и соединения тяжелых металлов; в бытовых отходах содержание органических веществ составляет 32-40%. Эти вещества, попадая в почву, создают в грунтах устойчивую восстановительную среду, в которой возникает особый тип иловых вод, содержащих сероводород, аммиак, ионы металлов.

В случае образования в водоемах поверхностных пленок, содержащих нефтяные углеводороды, нарушается газообмен на границе сред воздух—вода. Кроме того, загрязняющие вещества могут аккумулироваться в клетках и тканях гидробионтов и оказывать токсическое действие на них.

Поверхностные воды в промышленно развитых густонаселенных регионах подвергаются загрязнению коммунально-бытовыми и промышленными стоками, стоками сельхозпредприятий и др. Например, в пределах столицы ежегодно в р. Москву станциями аэрации сбрасывается до 4·10 6 м 3 сточных вод; к ним нужно добавить 8·10 3 м 3 сточных вод, поступающих от промышленных предприятий. Всего в бассейн р. Москвы поступает 9·10 3 т загрязняющих веществ, основу которых составляют соединения азота, нефтепродукты, металлы. Все это приводит к тому, что в черте города в водах р. Москвы в 2 раза возрастает количество взвешенных частиц, в 1,5 раза увеличивается минерализация, концентрация растворенного кислорода уменьшается до 1,5-2,0 мг/л, в 5 раз увеличивается концентрация биогенных элементов, в 2 раза по сравнению с фоновым возрастает содержание металлов и нефтепродуктов. По количеству сбрасываемых в водоемы стоков в РФ лидирует Москва — 2367-10 6 м 3 , далее следуют Санкт-Петербург — 1519·10 6 м 3 , Ангарск — 529·10 6 м 3 , Красноярск — 416·10 6 м 3 , Новосибирск — 316·10 6 м 3 .

Еще одним источником загрязнения природных вод являются атмосферные воды, несущие в себе вымываемые из воздуха загрязняющие вещества промышленного происхождения. При стекании по поверхности земли атмосферные и талые воды увлекают за собой органические и минеральные вещества из почвы. В первую очередь это касается территорий санитарно неблагоустроенных населенных пунктов, сельскохозяйственных объектов и угодий, особенно в период весеннего паводка, что приводит к сезонному ухудшению качества питьевой воды.

Городские сточные воды, включающие преимущественно бытовые стоки, которые содержат большое количество поверхностно-активных моющих средств, также являются источниками загрязнения природных вод. Наличие в стоках поверхностно-активных моющих средств губительно сказывается на флоре и фауне. Например, 10-25 мг моющих химических средств на 1 л воды ядовиты для водной флоры. При концентрации моющих средств 1 мг/л гибнет планктон, при 3 мг/л — дафнии, 15 мг/л — рыбы. Кроме того, в городских сточных водах может содержаться в среднем (мг/л): 1б,9 — калия, 0,5 — меди; 0,5 — свинца; 0,8 — железа; 23,2 — натрия; 0,2 — цинка; 6,6 — фосфора, 4,53 — жиров. Разложение большого количества органических веществ в стоках приводит к дефициту кислорода и накоплению сероводорода, в результате чего со временем такие водоемы «умирают».

Большое значение для организации водопотребления и водопользования имеет состояние подземных вод, которое может нарушаться проведением мелиоративных и гидротехнических работ, строительством городов и поселков, сооружением и эксплуатацией шахт и рудников. В результате уровень грунтовых вод может меняться на обширных территориях. Так, в районе Курской магнитной аномалии осуществление работ в местах добычи полезных ископаемых вызвало появление депрессионных воронок, а затем заметное изменение водного режима и характера растительности на расстоянии 50-60 км от карьеров. Интенсивная откачка из глубин нефти, газа или воды может повлечь за собой оседание почвы на больших территориях, изменение путей подземных потоков и их скоростей, что может привести к разрушению первичных структур. Кроме того, откачка подземных вод из шахт, рудников и карьеров и сброс их на поверхность ведут к загрязнению рек и водоемов.

Многие страны, имеющие выход к морю, производят морское захоронение вредных веществ. Объем таких захоронений составляет около 10% всей массы загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан. Основанием для использования морей и океанов в качестве полигонов для захоронения различных отходов послужила способность морской воды к переработке большого количества органических и неорганических веществ. Однако эта способность не беспредельна. Поэтому такой подход можно рассматривать как вынужденную меру, подтверждающую несовершенство технологий по переработке и уничтожению отходов производства и потребления. В результате аварий судов, промывки резервуаров танкеров, утечек нефти при добыче ее в шельфовой зоне ежегодно в воды Мирового океана попадает до 15-106 т нефти. Каждая 1 т нефти покрывает тонкой пленкой примерно 12 км2 поверхности и загрязняет до 1 млн т морской воды.

Особо следует остановиться на захоронении в морях и океанах радиоактивных отходов. Захоронение радиоактивных отходов (РАО) в море рассматривается как изоляция этих опасных веществ от среды обитания человека на период, достаточный для физического распада радионуклидов. Захоронение жидких радиоактивных отходов (ЖРО) и твердых радиоактивных отходов (ТРО) осуществлялось многими странами, имеющими атомный флот и атомную промышленность. Первые захоронения РАО в морях были произведены в 1946 г США в северо-восточной части Тихого океана на расстоянии 80 км от побережья Калифорнии. С 1947 г сбросы стали производиться Великобританией и др. До 1983 г практиковался сброс ТРО в открытое море.

В России возникают свои проблемы, связанные с захоронением РАО в морях, омывающих ее территорию. В СССР захоронение РАО началось в 1957 г. Только по ТРО в северные и дальневосточные моря суммарный сброс составляет 53376 м 3 с активностью 21614 Ки. Одновременно производится захоронение ЖРО, суммарный слив которых в северные моря составил 190435 м 3 с активностью 23753 Ки. Не меньший вред по загрязнению водных объектов наносят удобрения и ядохимикаты (пестициды), применяемые в сельском хозяйстве, которые, попадая на поверхность почвы, смываются с нее и оказываются в водоемах.

Необходимо отметить, что процессы регенерации, или самоочищения, протекают в водной среде гораздо медленнее, чем в воздухе. Источники загрязнения водоемов более разнообразны, а естественные процессы, происходящие в водной среде и подвергающиеся действию загрязнителей, более чувствительны и имеют большее значение для обеспечения жизни на Земле, чем те, которые происходят в атмосфере.

Заключение

Миру нужна устойчивая практика управления водными ресурсами, однако мы еще недостаточно быстрыми темпами движемся в правильном направлении. Китайская пословица гласит: "Если мы не изменим курс, то можем прийти туда, куда направляемся". Если не изменить направление движения, многие районы будут по-прежнему испытывать нехватку воды, многие люди будут по-прежнему страдать, будут продолжаться конфликты из-за воды и новые площади ценных сильно увлажненных земель будут уничтожены.

Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения и их рационального использования для нужд народного хозяйства - одна из наиболее важных проблем, требующих безотлагательного решения.

Таким образом, охрана и рациональное использование водных ресурсов - это одно из звеньев комплексной мировой проблемы охраны природы.

Список литературы

1. Демина Т.А. Экология, природопользование, охрана окружающей среды М.: Аспект-пресс, 1995.
2. Ерофеев Б.В. Экологическое право М.: Юриспруденция, 1999.
3. Инженерная экология и экологический менеджмент / Под ред. Иванова Н.И., Фадина И.М. М.: Логос, 2003.
4. Инженерная экология / Под ред. Медведева В.Т. М.: Гардарики, 2002.
5. Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек М.: 1998.
6. Петров К.М. Общая экология: взаимодействие общества и природы СПб: Химия, 1998.
7. Родзевич Н.Н., Пашканг К.В. Охрана и преобразование природы. М.: Просвещение, 1986.

В 1987 г. население нашей планеты превысило 5 миллиардов человек, из которых более половины потребляют воды почти в 10 раз меньше среднего объема, расходуемого на одного человека в мире. Вместе с тем загрязнение сточных вод быстро растет, неся с собой эпидемии с тяжелыми последствиями. По данным всемирной организации здоровья (ВОЗ), от потребления загрязненной воды ежесуточно умирает 25 тыс. человек, а количество ежегодных жертв от плохой воды составляет около 9 миллионов человек (всего на Земле страдает ежегодно от болезней, связанных с загрязнением воды, около 500 млн. человек). Если же население планеты достигнет нынешнего среднего уровня потребления воды, то загрязнения удвоятся, и можно предположить, что количество заболеваний и смертность от загрязненной воды значительно увеличатся.

На заре становления человеческой цивилизации загрязнения вод в основном содержали продукты жизнедеятельности человека и других живых организмов. Они не представляли собой существенной опасности, которая могла бы внести какие бы то ни было заметные изменения в естественные биохимические процессы природы. Природные воды легко справлялись с таким загрязнением, чему способствовали содержащиеся в воде кислород и водные организмы. Однако природная способность самоочищения, разумеется, имеет свои пределы, при нарушении которых замечательная способность самоочищаться сначала ослабевает, теряет активность, а затем и совсем исчезает.

После начала промышленной революции XVIII – нач. XIX вв., в период перехода от мануфактуры к машинно-фабричному производству и быстрого роста городов, резко увеличиваются сбросы загрязненных сточных вод в природные водоемы. Вода, не очищенная от продуктов сброса, поступая в водопровод, вызывает частые вспышки эпидемий.

О масштабах бедствий, вызываемых загрязнением водоемов, могут дать представление вспышки эпидемий в Индии (1940-1950 гг.), вызванные фекальными инфекциями, которые привели к массовым инфекционным заболеваниям с летальным (смертельным) исходом только от желудочно-кишечных заболеваний 27 430 000 человек.

Несмотря на то, что необходимость очистки воды перед подачей ее в питьевой водопровод стала очевидной, еще далеко не везде это требование может быть выполнено. За последние десятилетия промышленно развитые страны стали производить такое громадное количество самых различных веществ (загрязнителей воды), при котором водоочистные сооружения не обеспечивают необходимую очистку питьевой воды. По сведениям национальной ассоциации в защиту природы США, около 26 млн. американцев пьют воду с болезнетворными бактериями, 10 млн. – с радиоактивными веществами, 7 млн. – с пестицидами и свинцом. Во многих других странах загрязнение воды также превышает не только предельно допустимые концентрации, установленные самим человеком, но и противоречит элементарному здравому смыслу, взывающему к сохранению всего живого – к выживанию.

Последние десятилетия особенно стало прогрессировать загрязнение гидросферы, всех ее составляющих – океанов, морей, рек, прудов, болот, подземных вод. Основным источником загрязнения служат отходы антропогенной деятельности: бытовые и промышленные сточные воды, нефть, радиоактивные вещества. Количество указанных и многих других загрязнений гидросферы продолжает катастрофически расти. Опасные загрязнения нефтью и радиоактивными веществами уже сейчас охватывают колоссальные пространства Мирового океана.

Вследствие резко возросших масштабов промышленной деятельности человека в природные водоемы поступает огромное количество взвешенных и растворенных веществ, в основном неорганических, органических, бактериальных и биологических. Источником загрязнения считают объект, вносящий загрязняющие вещества, микроорганизмы и тепло в поверхностные или подземные воды. В большинстве случаев причиной загрязнения водных бассейнов служит сброс в водоемы неочищенных или частично очищенных сточных вод, после использования их в производственной и бытовой деятельности человека.

Многообразие промышленных и коммунальных стоков затрудняет их классификацию. По содержанию загрязнений водоемы разделяют на три группы: содержащие неорганические, органические, бактериальные и биологические вещества .

В первую группу входят минеральные примеси, содержащие частицы песка, глины, минеральных солей, кислот, щелочей, сернистые соединения, ионы тяжелых металлов. К ним следует отнести воды сернокислотных, содовых и азотно-туковых заводов, шахт и рудников, обогатительных фабрик свинцовых, цинковых, никелевых руд и других отраслей промышленности, сточные воды которых неблагоприятно действуют на естественную воду, значительно ухудшая ее природные свойства – вкус, запах, цвет, прозрачность, рН.

Ко второй группе загрязнений относят органические вещества, в которые входят и ядовитые. Такие сточные воды обычно поступают в водоемы с нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов, предприятий синтетического каучука и органического синтеза, коксохимических, газосланцевых, ферромарганцевых и других предприятий. Эти стоки содержат опасные для растительности и живых организмов водоемов фенолы, смолы, сероводород, аммиак, кетоны, нафтеновые кислоты и отходы нефтепродуктов.

Третья группа загрязнений – сточные воды бытового хозяйства, сбросы предприятий медицины и пищевой промышленности; сюда следует отнести также стоки некоторых промышленных предприятий – бойен, кожевенных заводов, биофабрик, производств обработки шерсти, мехов и др.

По источнику загрязнений сточные воды разделяют на промышленные, сельскохозяйственные, бытовые и атмосферные. Промышленные сточные воды являются следствием производства различных отраслей народного хозяйства, среди которых наиболее крупные потребители воды – это черная и цветная металлургия, химическая, нефтехимическая, лесохимическая и нефтеперерабатывающая промышленность.

Сельскохозяйственные загрязнения водоемов обусловлены использованием ядохимикатов для подавления вредителей и болезней растений, сорняков. Эти химикаты смываются с больших территорий и неизбежно оказываются в водоемах. Кроме того, большие массы загрязнений поступают в водные объекты от животноводства.

Бытовые сточные воды связаны с жизнедеятельностью городов и населенных пунктов. Это в основном бытовые стоки, содержащие фекалии, микроорганизмы, в том числе патогенные.

Атмосферные воды содержат загрязнители промышленного происхождения, попадающие в воздух, а затем захватываемые конденсирующейся атмосферной влагой, а также поступающие с испарением из стоков воды, смывающей городские улицы, территории промышленных предприятий.

Уже говорилось, что загрязнение прудов, рек, озер, морей и океанов с каждым годом резко возрастает, поэтому необходимо подробнее остановиться на перечисленных источниках загрязнения.

К основным источникам загрязнения природных вод относятся сточные воды промышленных и коммунальных предприятий. Среди первых – это отходы производства при разработке рудных и других ископаемых, отходы древесины при обработке и заготовке лесных материалов, первичная обработка льна и других культур, сбросы водного и железнодорожного транспорта. Кроме того, из промышленных сточных вод особо важное значение в загрязнении водоемов поверхностно-активными веществами (ПАВ) и синтетическими моющими средствами (СМС) имеют стоки предприятий легкой промышленности, особенно текстильной, кожевенной, меховой. Здесь они применяются в качестве моющих средств для очистки шерсти, хлопковой пряжи, при крашении, отбелке и печатании тканей, или, например, для обезжиривания сырых кож при их дублении. В других отраслях ПАВ необходимы в различных «мокрых» технологиях, таких, как флотационное обогащение руд, разделение продуктов химического производства.

Еще одним крупным загрязнителем водоисточников с применением ПАВ стала нефтедобывающая промышленность, широко использующая в своих технологических процессах эти синтетические вещества. Так, ПАВ нужны для улучшения технологии бурения нефтяных и газовых скважин, для борьбы с отложениями парафина, коррозией оборудования.

Сброс в природные водоемы СМС даже в незначительном количестве ведет к образованию пены, а также придает воде неприятный специфический запах. Синтетические моющие средства угнетающе действуют на биохимические процессы, а концентрация их в воде около 1 мг/л приводит к гибели мелкого планктона, при увеличении до 3 мг/л – гибели дафний, до 5 мг/л – замору рыбы.

Промышленные и газодобывающие предприятия обильно загрязняют сточные воды минералами, неорганическими веществами, солями и кислотами. Выбросы часто содержат соли металлов, сами металлы и их окислы, различные кислоты и цианистые соединения, которые, воздействуя на организм человека, могут вызвать интоксикацию, а при определенной токсической дозе привести к выраженному отравлению с комплексом характерных патологических сдвигов в организме. Водные организмы накапливают в себе отравляющие вещества, которые медленно выводятся и почти не обезвреживаются (ДДТ, ртуть, свинец). Многие из этих веществ обладают способностью сохраняться в воде в течение многих лет и создавать опасность отравления людей.

Международная статистика свидетельствует о том, что «токсическая ситуация», сложившаяся в экономически развитых странах, характеризуется постоянным ростом числа общих отравлений, среди которых на первом месте по частоте бытовые и случайные отравления, на втором – так называемые суицидальные, или преднамеренные, на третьем – профессиональные отравления, относящиеся к производственным заболеваниям и травмам.

Особое место среди объектов, загрязняющих гидросферу, занимает химическая промышленность со всеми примыкающими к ней отраслями в промышленно развитых странах. Быстрое развитие химической промышленности отражает зримые, общемировые проблемы ее развития. Среди стран мира, располагающих мощной химической промышленностью, в первом ряду находятся США, Россия, Великобритания, Германия, Франция, Япония. США производят около 30% всей мировой химической продукции, средний годовой темп прироста в 60-е гг. составлял 7%, в начале 70-х гг. прирост химической продукции сократился и только к 80-м гг. восстановился. Одна из крупнейших химических держав – Япония – в 60-е гг. имела годовой прирост химической продукции 13-19%, и сейчас это островное государство дает 8-10% мировой химической продукции.

Доля развивающихся стран в мировой химии в начале 80-х гг. поднялась до 9%. В обозримом будущем следует ожидать, что все большее количество стран будет участвовать в мировом химическом производстве. Хорошо известный девиз – «лучше жить благодаря химии» – вскружил голову и всемирно поддерживается не только в промышленно развитых странах. Между тем теория и практика охраны окружающей среды, в том числе защиты водных ресурсов гидросферы от бесконтрольного загрязнения в третьем тысячелетии в значительной мере отстает от стремительного взлета химического производства.

Сложные проблемы защиты естественных водоемов от загрязнения связаны с промышленными стоками нефтехимических и химических предприятий. Особенно опасные для водоемов фенолы все чаще появляются в стоках предприятий этих отраслей. Попадая в водоем, фенол покрывает поверхность воды флюоресцирующей пленкой, нарушая естественные биологические процессы и равновесие экосистем. При наличии в воде фенола процесс биологической очистки водоема резко замедляется, при содержании его свыше 0,001 мг/л вода обретает неприятный вкус и специфический запах карболки, при 0,01-0,1 мг/л мясо рыб приобретает неприятный вкус и запах, а при больших концентрациях рыба и вовсе несъедобна. Особенно большое количество фенола содержат сточные воды коксохимических заводов, сбрасывающих в течение суток в водоемы до 4-10 т фенола.

Среди продуктов производства, загрязняющих водоемы токсическими веществами, опасными для многих водных организмов, широко распространены углеводороды – нефть, мазут, бензин, керосин и др. Попадая в водоем со стоками, они придают воде неприятный запах, изменяют цвет, покрывают поверхность воды пленкой, а смешиваясь с моющими синтетическими средствами – толстой пеной. Это резко нарушает естественный процесс газообмена с атмосферой и, в конце концов, приводит к значительному понижению содержания кислорода в воде и, как следствие, отмиранию жизни в водоеме.

Автомобильный бензин и соляровое масло даже в малых концентрациях – 0,01 мг/л - делают воду непригодной для питья, точнее 1 мг этих веществ при поступлении в водоем делает непригодным 10 л воды.

Нефтепродукты, попадая в водоем, создают плавающую по поверхности воды пленку, а также смесь смоляных частиц в эмульгированой и растворенной формах. Установлено, что всего одна капля нефти растекается на поверхности в пленку площадью около 25 м 2 , а одна тонна нефти покрывает более 500 га поверхности водоема, что препятствует газообмену, в том числе поглощению водой кислорода. Отсутствие же аэрации, создающее дефицит кислорода, угнетает многие водные организмы и может оказаться пагубным для жизни водоемов.

Растворенные и эмульгированые нефтепродукты наносят большой вред многим водным бактериям. При концентрации сернистой нефти и продуктов ее переработки в воде более 0,2 мг/л наблюдается гибель молоди рыб, при 1,4 мг/л – бентоса и 16 мг/л – замор рыбы. Процессы самоочищения воды от фенола и нефтепродуктов протекают очень медленно, и эти загрязнения (их следы) обнаруживаются на расстоянии до 100 км от места сброса.

Бытовые сточные воды, которые уносят с собой физиологические выделения человека, воду от кухонь, столовых, механизированных прачечных, больниц, бань, хозяйственные воды, образующиеся при мытье помещений, гаражей и пр., как сказано выше, также загрязняют водоемы. В этих водах органические вещества составляют около 60%, остальные, примерно 40% – минеральные. Органические вещества в процессе разложения в природных водоемах требуют много кислорода, а дефицит последнего приводит к гибели многих водных организмов и нарушению экосистем.

Особенностью коммунальных сточных вод является их бактериальное загрязнение, при котором в 1 мм 3 воды могут содержаться десятки миллионов болезнетворных бактерий. Природная вода, загрязненная такими сбросами, совершенно непригодна для водоснабжения населения. Она содержит бактерии и вирусы, возбудители опасных болезней, которые способствуют вспышкам различных инфекционных заболеваний, таких, как холера, дизентерия, паротит, инфекционный вирусный гепатит, туляремия и др.

С бытовыми сточными водами могут поступить в природные водоемы и синтетические моющие средства. Так, в стоках крупных механизированных прачечных ПАВ содержится от 200 мг/л и выше. Потребление ПАВ на одного жителя составляет 3,5 г в сутки. При потреблении воды в пределах 150-350 л на человека в сутки среднерасчетная концентрация ПАВ в коммунальных стоках составляет 7,1-20 мг/л. Но кроме ПАВ в сточных водах имеются различные ингредиенты синтетических моющих средств, среди которых преобладают триподифосфат натрия, кальцинированная сода, силикат натрия, оптические отбеливатели, алкилодамиды, сульфат натрия, отдушки парфюмерные и другие вещества. Определенное значение имеют также ливневые стоки, при затяжных дождях объем их может превышать бытовые, а загрязнение поверхности промышленных площадок, завалы мусором и химическими отходами значительно повысят загрязнение водоемов.

Тепловые загрязнения связаны в основном с отводом водо-, теплоносителей в технологических процессах промышленности, а также систем энергопроизводителей и энергопотребителей в природные водоемы. Поступление термальных вод, например, с атомных электростанций, металлургических заводов, дает разницу температуры в водоемах до 30°С, что уменьшает содержание кислорода в воде, затрудняет нормальный газообмен, стимулирует вспышки цветения водорослей, повышает токсичность ядовитых веществ, нарушая биологическое равновесие.

Опасным источником загрязнения водоемов все больше становится сельское хозяйство, и эта опасность с каждым годом растет. Воды с сельскохозяйственных полей могут содержать синтетические моющие средства, различные химические соединения для борьбы с вредными насекомыми, сорными травами, грибками. Характерно, что за два десятилетия производство и использование минеральных удобрений и средств защиты растений в нашей стране выросло более чем в 18 раз. Такое увеличение количества ядохимикатов, предназначенных для уничтожения насекомых и сорняков и способствующих росту урожайности сельскохозяйственных культур, вполне понятно. Действительно, применение пестицидов (инсектицидов, гербицидов, фунгицидов), химических веществ, обладающих токсическими свойствами по отношению к тем или иным живым организмам, в последние десятилетия позволило не только увеличить производство сельскохозяйственной продукции, но также предотвратить такие опасные для человека заболевания, как малярия и тиф. Однако, попадая в природные водоемы (при неправильном их применении) в значительных дозах, пестициды, особенно органохлористые (ДДТ и более ядовитые – дилдрин и эндрин), на протяжении многих месяцев не поддаются биологическому распаду, накапливаются в живых организмах планктона, рыб, переходя по пищевой цепочке в организм человека.

Химическая промышленность производит много новых веществ с неизвестными или только частично известными биологическими и токсикологическими свойствами. Среди таких веществ широкое распространение в 50-60-х гг. получили пестициды ДДТ, успешно применявшиеся тогда в борьбе с малярией и в целях повышения урожайности. Однако уже в начале 60-х гг. ученые и специалисты-практики стали высказывать опасения о последствиях использования биоустойчивых пестицидов, а некоторые из них выступили против чрезмерного применения ДДТ. Так, Р. Карсон, ученый в области биологии моря, в книге «Безмолвная весна» писала, что промышленники, владельцы крупных промышленных объединений заинтересованы лишь в скорейшем получении прибыли и не считаются с экологическими последствиями применения пестицидов. В последующие годы исследования специалистов у нас и за рубежом подтвердили правомерность осуждения такого рода излишеств в применении опасных пестицидов.

Теперь уже окончательно установлено, что ДДТ (так же, как и ртуть) - особо опасный ядохимикат, обладающий свойством аккумуляции, т.е. накопления в тканях организма животных и человека. Действительно, хлорорганические соединения ДДТ сохраняют свое действие в течение 10-25 лет. Неслучайно это опасное вещество было обнаружено в тушах животных севера и водоплавающих птиц. Известно также что ДДТ, попадая по пищевой цепочке в организм животных и человека, вызывает генетические изменения и онкологические заболевания. Поэтому у нас и во многих странах за рубежом ДДТ сейчас не применяют.

За последние годы появился чрезвычайно опасный загрязнитель водных объектов – диоксид. В самых малых дозах этот особый ядохимикат, попадая в организм человека, вызывает тяжелые заболевания, которые поражают кроветворную, иммунную и нервную системы. Даже в ничтожно малых дозах яд оказывает канцерогенное и мутагенное действие.

Попадая в организм беременной женщины, диоксид пагубно действует на новый организм, разрушая его. Болезни и уродства людей, вызванные ядом, передаются по наследству. Отравленная диоксидом печень в результате мутаций под влиянием яда начинает вырабатывать ядовитые для организма вещества.

Широкие круги общественности узнали о коварном ядовитом веществе диоксиде в годы войны во Вьетнаме, когда американцы распылили с самолетов около 200 кг этого вещества. Результат – трагедия для вьетнамцев и бывших американских солдат, длящаяся десятилетия.

В сельском хозяйстве есть крупный источник загрязнения – животноводство, которое создает большое количество органических загрязнителей (навоз, подстилки, мочевина), в конечном счете, оказывающихся в природных водоемах. Сточные воды с органическими веществами содержат массу биогенных элементов, включая азот и фосфор. Это стимулирует размножение фитопланктона (бурых и сине-зеленных водорослей), а также высших водных растений. Бурный рост количества потребителей кислорода приводит со временем к дефициту последнего. В воде начинают развиваться анаэробные процессы, ведущие к автотрофикации, т.е. повышению биологической продуктивности водных объектов в результате сосредоточения в воде большого количества биогенных элементов.

Наиболее опасными загрязнителями Мирового океана, так же как для человека и всего живого на планете, со второй половины ХХ в. становятся радиоактивные вещества. В 1954 г. в Тихом океане после взрыва водородной бомбы, произведенного США, огромная площадь акватории в 25600 км 2 получила смертоносное излучение. Течения в океане способствовали увеличению площади заражения за несколько месяцев до 2,5 млн. км 2 .

Растения и биологические объекты кумулируют в себе радиоактивные вещества, которые затем передаются другим организмам по цепи питания. Кумуляция, т.е. накопление радиоактивных веществ, происходит настолько активно, что радиоактивность некоторых планктонных организмом может в 1000 раз превышать радиоактивность воды, а для некоторых видов рыб – до 50 тыс. раз. Эти заражения могут непредвиденно расширять свои границы. Животные, зараженные радиоактивными веществами, переносят загрязнения на огромные расстояния от источника излучения (например, птицы, залетающие далеко, рыбы, заплывающие на большие расстояния и т.п.).

Степень и форма радиоактивных поражений биологических организмов, обитающих в воде, зависит в основном от величины поглощенной энергии излучения. Характеристики поглощенных доз и степени опасности в зависимости от этих доз широко представлены в существующей литературе.

Московский договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, космосе и под водой (1963 г.) положил конец массовому радиоактивному загрязнению океана и морей. Между тем продолжается захоронение радиоактивных отходов в недрах Мирового океана, в результате чего проблема загрязнения еще больше обострилась. Контейнеры с отходами радиоактивных веществ, разрушаемые агрессивной океанской средой, становятся источниками заражения. Так в Ирландском море были заражены радиоактивными веществами планктон, водоросли, рыба и все живое в воде именно по причине разрушения захороненных контейнеров.

Радиоактивные загрязнения, связанные с аварией на Чернобыльской АЭС, повлекли значительные и печальные последствия и будут рассмотрены ниже в разделе «Загрязнение гидросферы через атмосферу».

Проблема антропогенного загрязнения Мирового океана, как это стало очевидно, для своего глобального решения требует централизованного управления деятельностью государств по использованию морских и океанских акваторий. Этой проблеме была посвящена XIX Международная конференция «Мир на морях», состоявшаяся в Лиссабоне в 1991 г. Начало проведения этих конференций было положено в 1970 г., когда, как бы в унисон энциклики папы Иоанна XXIII «Мир на земле», изданной в 1962 г., началось движение «Мир на морях», возглавляемое профессором Элизабет Манн-Боргезе, дочерью писателя Томаса Манна (штаб-квартира на Мальте). В частности, на конференции обращалось внимание на необходимость построения новой всеобщей структуры в рамках ООН для охраны Мирового океана, его ресурсов, мирного решения межгосударственных споров и т.д. Такая структура могла бы стать моделью глобального, регионального и национального управления деятельностью человека на морях в текущем и грядущем тысячелетии.

Мельчайшие частицы ртути, превращая ее в своих организмах в метил-ртуть, которая затем по пищевой цепочке – «бактерии – планктон – моллюски – хищники водоемов и т.д.» попадает в конечном счете в рацион человека.