ВходОхране водных ресурсов от загрязнения. Значение воды в природе
Если смотреть на нашу планету из космоса, то Земля кажется голубым шаром, сплошь покрытым водой. А континенты, словно маленькие островки в этом бесконечном океане. Оно и понятно. Вода занимает 70,8 % всей поверхности планеты, а на долю суши остается лишь 29,2%. Водную оболочку нашей планеты называют гидросферой. Ее объем 1,4 млрд. кубометров.
Вода появилась на нашей планете около 3,5 млрд. лет назад в виде паров, которые образовались в результате дегазации мантии. В настоящее время вода - это самый важный элемент в биосфере Земли, поскольку ее нельзя заменить ничем. К счастью, водные ресурсы считаются неисчерпаемыми, поскольку ученые придумали способ опреснения соленых вод.
Главное назначение воды как природного ресурса - поддержание жизнедеятельности всего живого - растений, животных и человека. Она - основа всего живого на нашей планете, главный поставщик кислорода в самом важном процессе на Земле - фотосинтезе.
Вода - важнейший фактор климатообразования. Поглощая тепло из атмосферы и отдавая его обратно, вода регулирует климатические процессы.
Невозможно не отметить роль водных источников в видоизменении нашей планеты. Люди испокон веков селились возле водоемов и источников воды. Вода служит одним из главных средств сообщения. Существует мнение ученых, что если бы наша планета представлял собой сплошь сушу, то, к примеру, открытие Америки отложилось на несколько столетий. А об Австралии мы вряд ли бы узнали еще в ближайшие лет 300.
Виды водных ресурсов Земли
Водные ресурсы нашей планеты - это запасы всей воды. Но вода - одно из самых распространенных и самых уникальных соединений на Земле, поскольку присутствует сразу в трех состояниях: жидком, твердом и газообразном. Поэтому водные ресурсы Земли это:
. Поверхностные воды (океаны, озера, реки, моря, болота)
. Подземные воды.
. Искусственные водоемы.
. Ледники и снежники (замерзшая вода ледников Антарктиды, Арктики и высокогорья).
. Вода, содержащаяся в растениях и животных.
. Пары атмосферы.
Последние 3 пункта относятся к потенциальным ресурсам, потому что человечество еще не научилось использовать их.
Пресная вода - самая ценная, ее используют гораздо шире, чем морскую, соленую. Из всего водного запаса в мире 97% воды приходится на долю морей и океанов. 2% пресных вод заключено в ледниках, и лишь 1% - это запасы пресной воды в озерах и реках.
Использование водных ресурсов
Водные ресурсы - важнейший компонент и жизнедеятельности человека. Люди используют воду в промышленности и в быту.
По данным статистики больше всего водные ресурсы задействованы в сельском хозяйстве (около 66% всех запасов пресной воды). Около 25 % использует промышленность и всего 9% идет на удовлетворение нужд в коммунальной и бытовой сфере.
Например, чтобы вырастить 1 тонну хлопка, необходимо около 10 тысяч тонн воды, на 1 тонну пшеницы - 1500 тонн воды. Для производства 1 тонны стали - 250 тонн воды, а на производство 1 тонны бумаги нужно не менее 236 тысяч тонн воды.
Человеку в день требуется выпивать не менее 2,5 литров воды. Однако в среднем на 1 человека в крупных городах тратиться не менее 360 литров в сутки. Сюда входит использование воды в канализации, водопроводе, на полив улиц и тушение пожаров, на мытье автотранспорта и прочая, и прочая.
Еще один вариант использования водных ресурсов - водный транспорт. Ежегодно только по акватории России перевозится свыше 50 млн. тонн груза.
Не стоит забывать и про рыбные хозяйства. Разведение морских и пресноводных рыб играет немаловажную роль в экономике стран. Причем для разведения рыбы требуется чистая вода, насыщенная кислородом и не содержащая вредоносных примесей.
Пример использования водных ресурсов - это еще и рекреации. Кто из нас не любит отдохнуть у моря, пожарить шашлычков на берегу реки или искупаться в озере? В мире 90% рекреационных объектов расположено вблизи водоемов.
Охрана водных ресурсов
На сегодняшний день существует лишь два способа сохранить запас водных ресурсов:
1. Сохранение уже существующих запасов пресной воды.
2. Создание более совершенных коллекторов.
Накопление воды в водохранилищах препятствует ее стоку в мировой океан. А хранение воды, например, в поземных полостях позволяет уберечь воду от испарения. Строительство каналов позволяет решать вопрос доставки воды без ее просачивания в грунт. Разрабатывают также новые методы орошения сельскохозяйственных угодий, которые позволяют использовать сточные воды.
Но каждый из этих способов оказывает влияние на биосферу. Так, система водохранилищ препятствует образованию плодородных илистых отложений. Каналы препятствуют пополнению грунтовых вод. А фильтрация воды в каналах и на плотинах - главный фактор риска для болот, что приводит к нарушениям в экосистеме планеты.
Сегодня самый эффективной мерой по охране водных ресурсов считается метод очистки сточных вод. Различные способы позволяют удалить до 96% вредных веществ из воды. Но часто этого бывает недостаточно, а строительство более совершенных очистных сооружений оказывается зачастую экономически невыгодным.
Проблемы загрязнения водных ресурсов
Рост населения, развитие производства и сельского хозяйства - эти факторы обусловили нехватку пресной воды для человечества. С каждым годом растет и доля загрязненных водных ресурсов.
Главные источники загрязнения:
. Промышленные сточные воды;
. Сточные воды коммунальных трасс;
. Сливы с полей (когда вода перенасыщена химикатами и удобрениями);
. Захоронение в водоемах радиоактивных веществ;
. Стоки от животноводческих комплексов (в такой воде много биогенной органики);
. Судоходство.
Природой предусмотрено самоочищение водоемов, которое происходит за счет круговорота воды в природе, за счет жизнедеятельности планктона, облучения ультрафиолетовыми лучами, оседания нерастворимых частиц. Но все эти процессы уже не справляются с той массой загрязнения, которое доставляет водным ресурсам планеты деятельность человека.
Ежедневно сотни миллионов людей встречаются с этим веществом, совсем не задумываясь об этом. Гениальный Леонардо да Винчи назвал ее соком жизни на Земле, и следует признать, что он был прав. Вода – и это знает каждый – необходима для существования животных и растений, для нашей собственной жизни.
Любое животное состоит в значительной степени из воды: она составляет не менее девяти десятых общей массы их тела. Много воды и в теле человека. Для того чтобы подсчитать количество воды в своем организме нужно массу тела разделить на 3, а полученное число умножить на 2. В организме человека идет «круговорот воды» - за сутки сердце прогоняет жидкости в 150 раз больше массы человека, а почки 1000 л.
Вода является источником энергии. Она выступает своеобразным генератором энергии в каждой клетке организма. Проходя через клеточные мембраны, она приводит в действие катионные насосы, генерирующие напряжение. В результате этого и вырабатывается гидроэлектрическая энергия. Все растения и животные, включая человека, выживают благодаря энергии, которую производит вода. Вода также участвует в процессе терморегуляции, в процессе дыхания, в процессе обмена веществ. Обезвоживание организма опасно для жизни человека (и других живых существ), может привести к его гибели.
Жизнь на нашей планете зародилась в воде и развивается благодаря ей, точнее – благодаря содержащимся в водных растворах питательным элементам. Но и образование этих элементов, и перенос их к поверхности Земли, и накопление в нужных количествах происходит с участием водных ресурсов.
Вода не только способствовала зарождению жизни на Земле. Она активно воздействовала на формы поверхности нашей планеты: быстро текущие потоки промывали рытвины и целые ущелья, как в мягких, так и в твердых породах; в обширных относительно спокойных водоемах отлагались песчинки и глинистые частицы.За многие миллионы лет подобные слои осадков могли достигнуть 1000-метровой толщины. Процессы изменения земной поверхности с участием воды происходят и сейчас: морской прибой, например, разрушает побережья; бурные горные реки обрушивают крутые берега; атмосферные осадки постепенно разрушают самые стойкие скальные породы; на отмелых участках рек и озер под влиянием течений появляются песчаные косы и намывные острова.
Современная наука признает великую роль воды на Земле. Одна из оболочек нашей планеты так и называется гидросферой, или водной оболочкой. Условно эту оболочку подразделяют на Мировой океан и воды суши. Океан представляет собой гигантский резервуар влаги, заполняющий систему крупных понижений земной поверхности. Воды суши – это составная часть гидросферы, разделенная на множество отдельных бассейнов, либо связанных с океаном, либо нет. К водам суши относятся и подземные воды. Между океаносферой и водами суши имеется постоянная взаимосвязь: реки, впадающие в моря, сбрасывают в океан континентальные воды, небольшая часть которых может непосредственно вернуться на сушу через подземные трещины в прибрежной зоне. Однако основная масса речного стока возвращается на континент другим путем: после испарения с поверхности океана, влага попадает в атмосферу, где собирается в облака; ветер гонит эти облака в сторону суши, где они, проливаясь дождями, снова попадают в ручьи и реки. Таким путем совершается вечный круговорот воды в природе. В настоящее время гидросфера охвачена невиданными по скорости и масштабам преобразованиями, связанными с технической деятельностью человечества. Ежегодно используется около 5 тысяч кубических километров воды, при этом загрязняется примерно в 10 раз больше. Многие страны начали испытывать нехватку пресной воды. Но это еще не значит, что ее на Земле мало, беда в том, что мы не научились рационально ее использовать.
Вода на нашей планете встречается в трех состояниях: жидком, твердом и газообразном.Причем в природе в трех состояниях она может встретиться одновременно. Например, летом она на вершинах гор в твердом состоянии – в виде снега и льда, в водопаде она жидкая, а в воздухе, где всегда есть водяные пары – газообразная. Наиболее привычно для нас ее жидкое состояние. Но на поверхности Земли вода находится и в твердом состоянии – в виде льдов и многолетних снегов. Ледники и вечные снега занимают около десятой части общей поверхности суши. Площадь, занимаемая ледниками, может то увеличиваться, то уменьшаться. Эти изменения определяются колебаниями климата: в более холодные периоды наступают ледниковые эпохи. В противоположном случае на Земле происходит потепление. Именно в такую эпоху потепления мы и живем сейчас. Общее оледенение поверхности планеты влияет на уровень мирового океана. Таяние многолетних льдов приводит к повышению его уровня и к наступлению моря на низменные участки суши, а, следовательно, воздействует на живые организмы, в том числе и на человека.
На территории России всего 10-12 тысяч лет назад у края огромного ледникового покрова существовали огромные пресноводные бассейны. Из этих водоемов реки текли на юг, поскольку путь на север преграждал ледник. Вода через Тургайскую долину попадала в Аральское море, а оттуда по реке Узбой, пересохшее русло которой видно на аэрофотоснимках, в Хвалынский бассейн, который находился на месте нынешнего Каспия. Уровень воды в бассейне был на 50 м выше современного. Из него через Манычскую впадину вода поступала в Черное море.
На потепление климата влияет и хозяйственная деятельность человека. За короткий период времени люди значительно уменьшили водорегулирующие возможности поверхности суши. Человек бездумно вырубал леса, распахивал степь, осушал болота, строил города, дороги. Как оказалось, испарение воды с поверхности суши контролируется экосистемами. В различных экосистемах оно протекает неодинаково. Самыми лучшими водорегулирующими свойствами обладают естественные леса, затем – степные экосистемы и агроэкосистемы. На полях, где возделываются сельскохозяйственные культуры, нарушается ход течения естественных процессов. В летний период, в ходе сенокосов и уборки сельскохозяйственных культур растительные сообщества уничтожаются на огромных территориях. Водообмен здесь меняется коренным образом. После уборки урожая поля распахиваются, и происходит новое изменение водорегулирующих свойств поверхности на сотнях миллионов гектаров, так как пашня резко снижает интенсивность испарения. Такие скачкообразные изменения в экосистемах не безразличны для природы. Они расшатывают естественные процессы регуляции климата, сложившиеся в биосфере за многие миллионы лет развития.
Все живые организмы, и человек тоже, для поддержания жизни нуждается в воде. Ежедневно каждый человек потребляет и выделяет воду, как и любой организм. Но кроме удовлетворения физиологических потребностей вода необходима человеку для поддержания личной гигиены, приготовления пищи, уборки помещения Гораздо больше воды требуется для хозяйственной деятельности человека: орошения полей, промышленности, энергетики. Реки, озера и моря используются как транспортные пути. Рост населения на планете, необходимость увеличения производственных мощностей – все это ведет к исчерпанию и загрязнению водных ресурсов.
Загрязнение причиняет ущерб растениям и животным, угрожает здоровью человека, делает воду непригодной для использования и, конечно, губит красоту ландшафтов.
Загрязнение может быть естественным, механическим, тепловым, энергетическим, химическим.
Естественные загрязнения - это загрязнения, связанные с естественными причинами, например с процессами разложения растений и животных населяющих водоемы, извержения вулканов, пыльными бурямиТакие загрязнения не опасны для природы в целом.
С механическим загрязнением знаком всякий, хоть однажды побывавший на берегу. Волны выносят на берег самые разнообразные предметы. Иногда выброшенный мусор окаймляет берег многометровыми валами. (Как показали специальные исследования, результаты которых были опубликованы в британской прессе еще в середине 80-х годов прошлого века, за семидневный рейс судна с командой в 45 человек за борт в среднем попадает 70 пивных банок, 320 картонных и бумажных пакетов, 165 целлофановых пакетов, 19 245 стеклянных бутылок, 29 ламп, 2 газовых баллона и около 5200 консервных банок)
При тепловом загрязнении значительно повышается естественный уровень температуры воды. Вызывается оно сбросом нагретых сточных вод в районах крупных городов, стоками атомных электростанций. При этом естественное равновесие в загрязненном районе нарушается, гибнут холодолюбивые организмы, их место занимает флора и фауна, чуждая данной акватории.
Энергетическое загрязнение происходит при проведении некоторых видов геофизических работ, во время которых создаются искусственные электрические или магнитные поля и энергия выбрасывается в окружающую среду. Например, когда ведут электроразведку на шельфе, может произойти поражение рыб электрическим током.
Наиболее опасное – химическое загрязнение. Ежегодно в атмосферу поступает до 25 млрд. т углекислого газа, 190 млн. т угарного газа и т. д. Значительная часть этой массы выпадает с атмосферными осадками на поверхность вод планеты. Слайды Опасными загрязнителями являются соли тяжелых металлов – свинца, ртути, железа, меди. Ионы тяжелых металлов вначале поглощают водные растения. Далее по цепочкам питания они поступают к растительноядным животным, затем к хищным. Одним из наиболее опасных загрязнителей является нефть. Один грамм разлившейся нефти может затянуть пленкой 10 м 2 водной поверхности. Пленка препятствует газообмену, что влечет обеднению воды кислородом, а также экранирует солнечные лучи, лишая водные организмы солнечной энергии. Она препятствует испарению и поглощению углекислого газа. Нефть является ядом для жителей водоемов, особенно для икры и молоди. Анализ космических снимков показывает, что нефтяная пленка покрывает 10% поверхности мирового океана. Не миновала эта беда и российские акватории. Поверхностное нефтяное загрязнение прослеживается в Балтийском и Азовском морях, в восточной части Черного моря, в Татарском проливе, на севере Японского моря, в районе Курил и тихоокеанского побережья Камчатки, в южных районах арктических морей. Производные нефтепродуктов, например, моющие средства так же опасны для природы, как и сама нефть. Широкое применение синтетических моющих средств в быту и в промышленности приводит к увеличению их концентрации в сточных водах. При высокой концентрации погибают мелкие планктонные организмы, такие, как водоросли, дафнии, коловратки. А если концентрация достигнет 5 мг/л, гибнет рыба. Синтетические моющие средства практически не удаляются очистными сооружениями, поэтому они попадают в водоемы и нарушают жизнедеятельность водных экосистем.
Природная вода обладает способностью к самоочищению под влиянием естественных факторов: солнечного света, атмосферных газов, жизнедеятельности организмов – бактерий, грибов, зеленых водорослей, животных. При сильном загрязнении самоочищения не происходит из-за гибели организмов и нарушения естественных биологических процессов.
Мы люди неправильно живем на Земле. Для нас золото, нефть, деньги – это богатство и ценность, его мы охраняем, а бесценное - озера, родники, воздух, природу – нет. Защита Земли не стала у нас государственной идеей, смыслом существования, нашей главной национальной гордостью. Конечно, какие–то меры по охране воды применяются. Водное законодательство регулирует водопотребление, очистку сточных вод, существует система мер, направленных на предотвращение и устранение последствий загрязнений. Но эти меры эффективны в недостаточной степени. Чистой воды на планете становится все меньше и меньше. Это грозит экологической катастрофой. Но все еще можно изменить. Я предлагаю начать каждому человеку с себя. Изменить свое отношение к окружающему миру, изменить свое поведение в природе. Как именно? Я предлагаю так:
1. Что могу сделать я?
Я могу экономить воду; умываться не под сильной струей воды; закрывать вовремя водопроводный кран. (Подсчитано, что из оставленного открытым крана выливается за час 1000 литров воды.) Охлаждать, например бутылку с лимонадом, не под струей холодной воды, а в холодильнике, тогда воды утечет меньше.
Я могу соблюдать правило поведения на водоеме:
Не бросать в водоемы и на берегу мусор, бутылки; напоминать всем окружающим людям об этом простом правиле.
В будущем, когда я стану взрослым, я смогу придумать что-то еще, что поможет защитить воду на нашей планете.
2. Что могут сделать взрослые люди?
Так же, как и я, взрослые должны экономить воду и соблюдать правило поведения на водоеме.
Но самое главное:
Взрослые могут и должны еще лучше очищать сточные воды;
Строить современные очистные сооружения;
Создавать водоохранные зоны;
Пользоваться моющими средствами, изготовленными только из натуральных материалов;
Строить заводы с замкнутым циклом производства, чтобы отходов не было вообще;
Не допускать транспортного загрязнения водоемов, утечек, потерь при погрузочных операциях, и чрезвычайных аварий; а если авария все же произошла, использовать все возможные средства для ее быстрейшего устранения;
Развивать науку, чтобы исчезло тепловое, энергетическое и химическое загрязнение, чтобы человек нашел другие более рациональные способы использования воды, которые не будут наносить вред природе.
Каждый должен понимать, что обыкновенная чистая вода – это богатство, которое ничем не заменишь!
Я хочу закончить свою работу словами Тура Хейердала:
Мы давно освоили планету,
Широко шагает новый век.
На Земле уж белых пятен нету,
Черные сотрешь ли человек?
Может быть, этот вопрос заставит взрослых задуматься, и защита Земли станет нашей национальной идеей.
ЛЕКЦИЯ 6
ТЕМА: Охрана водных ресурсов
ПЛАН:
1. Свойства воды
2. Распространение и состояние воды
3. Мировые запасы воды
4. Водные ресурсы России
5. Роль воды в природе
6. Состав природной воды
7. Круговорот воды в природе
8. Проблема недостатка пресной воды
9. Регулирование рационального использования и охрана водных ресурсов
10. Правовые основы охраны водных ресурсов
11. Мониторинг водных ресурсов, качества и загрязнения воды
Водные запасы на Земле огромны, они образуют гидросферу одну из мощных сфер нашей планеты. Гидросфера, литосфера, атмосфера и биосфера взаимосвязаны, проникают одна в другую и находятся в постоянном, тесном взаимодействии. Все сферы в своем составе имеют воду. Водные ресурсы слагаются из статических (вековых) запасов и возобновляемых ресурсов . Гидросфера объединяет Мировой океан, моря, реки и озера, болота, пруды, водохранилища , полярные и горные ледники, подземные воды, почвенную влагу и пары атмосферы.
1. Свойства воды
Вода - химическое соединение водорода и кислорода (H2O) жидкость без запаха, вкуса, цвета (в толстых слоях голубоватая); плотностью 1 г/см3 при температуре 3,98 °С. При 0°С вода превращается в лед, при 100°С - в пар. Молекулярная масса воды 18,0153. По, химический состав воды может быть представлен формулой Н2On при значении п, равном Не все молекулы воды одинаковы: наряду с обычными молекулами, имеющими массу 18, присутствуют молек,21 и даже 22.
Вода - уникальное вещество по своим физическим и химическим свойствам. Полярность молекул воды и наличие между ними «водородных» связей определяют ее уникальные свойства. Плотность воды наибольшая при температуре 3,98 °С, дальнейшее охлаждение приводит к переходу ее в лед и сопровождается уменьшением плотности. Уменьшение объема вместо расширения происходит при плавлении (таянии) льда. Летучесть воды небольшая. У воды аномально высокие теплота плавления и удельная теплоемкость, при плавлении льда теплоемкость увеличивается более чем в двое. Теплоемкость воды с повышением температуры до 27 °С уменьшается, а затем вновь начинает возрастать. Вязкость воды (при температуре от 0 до 30 °С) уменьшается с повышением давления.
2. Распространение и состояние воды
Вода - наиболее распространенное на Земле вещество. Она находится в трех фазах: газообразной (пары воды), жидкой и твердой. Различают воду атмосферную, поверхностную (гидросфера) и подземную.
В атмосфере вода встречается в парообразном состоянии в воздушной оболочке, окружающей Землю, в капельно-жидком состоянии - в облаках, туманах и в виде дождя, твердом - в виде снега, града и кристалликов льда высоких облаков.
В жидком состоянии вода находится в гидросфере: вода океанов, морей, озер, рек, болот, прудов и водохранилищ. В твердом состоянии вода в виде льда и снега находится у полюсов планеты, на горных вершинах, зимой покрывает водоемы на значительных площадях. В горных породах литосферы вода встречается в виде пара. Существует капиллярная, гравитационная, кристаллизационная вода.
3. Мировые запасы воды
Общая площадь океанов и морей в 2,5 раза больше площади суши, а объем воды на Земле составляет 1,5·109 км3. Более 95% воды - соленая. Мировой океан занимает площадь 361 млн км2, что составляет 70,8% поверхности Земли. При средней глубине океана в 3800 м общий объем воды достигает 1370 млн км3. При расчете ресурсов подземных вод полагают, что в мантии Земли содержится 0,5% воды, общий объем которой составляет примерно 13-15 млрд км3 воды. Возможный приток глубинных вод в земную кору и на поверхность планеты составляет в среднем 1 км3 в год. При среднем абсолютном возрасте Земли в 3,5 млрд лет объем поверхностных вод должен составить около 3,3 млрд км3. Объем свободной воды в земной коре (подземные воды) оценивал в 60 млн км3.
4. Водные ресурсы России
Россия омывается водами 12 морей, принадлежащих трем океанам. На территории России находится свыше 2,5 млн больших и малых рек, более 2 млн озер. Водные ресурсы России слагаются из статических (вековых) и возобновляемых. Первые считаются относительно постоянными в течение длительного времени, возобновляемые водные ресурсы оцениваются объемом годового стока рек. Речной сток формируется за счет таяния снега и дождевых осадков, источниками питания рек служат болота и подземные воды.
ориентированность на специфические условия, источники и причины загрязнения;
научная обоснованность и наличие действенного контроля за эффективностью водоохранных мероприятий.
Важнейшими технологическими мерами охраны водных ресурсов являются совершенствование технологий производства, внедрение безотходных технологий. В настоящее время применяется и совершенствуется оборотная система водоснабжения, или повторное использование воды.
Поскольку избежать полностью загрязнения воды невозможно, применяются биотехнические меры охраны водных ресурсов очистка сточных вод от загрязнения. Основные методы очистки механические, химические и биологические.
При механической очистке сточных вод нерастворимые примеси удаляются при помощи решеток, сит, жироловок, маслоловушек и т. д. Тяжелые частицы осаждают в отстойниках. Механической очисткой удается освободить воду от нерастворенных примесей на 60-95%.
При химической очистке применяются реагенты, переводящие растворимые вещества в нерастворимые, связывают их, осаждают и удаляют из сточных вод, которые очищаются еще на 25-95%.
Биологическая очистка проводится двумя способами. Первый в естественных условиях - на специально подготовленных полях фильтрации (орошения) с оборудованными картами, магистральными и распределительными каналами. Очистка происходит естественным способом путем фильтрации воды через почву. Органический фильтрат подвергается бактериальному разложению, воздействию кислорода, солнечных лучей и используется в дальнейшем в качестве удобрения. Используется также каскад прудовотстойников, в которых естественным путем происходит самоочищение воды. Второй - ускоренный способ очищения сточных вод производится в специальных биофильтрах через пористые материалы из гравия, щебня, песка и керамзита, поверхность которых покрыта пленкой микроорганизмов. Процесс очистки сточных вод на биофильтрах происходит интенсивнее, чем на полях фильтрации.
В настоящее время практически ни один город не обходится без очистных сооружений , причем все указанные способы применяются в комплексе. Это дает хороший эффект.
9. Регулирование рационального использования и охрана водных ресурсов
Охрана вод регулируется законодательством Российской Федерации о недрах (подземные воды являются как полезным ископаемым, так и водными объектами) и водным законодательством, а также рядом правительственных и ведомственных нормативных актов (инструкций, положений, базовых и государственных нормативов). Водное законодательство представлено Водным кодексом Российской Федерации (ноябрь 1995) и принимаемыми в соответствии с ним федеральными законами и иными нормативными правовыми актами , а также законами и нормативными правовыми актами ее субъектов, регулирующими водные отношения. Водное законодательство Российской Федерации регулирует отношения в области использования и охраны водных объектов в целях:
обеспечения прав граждан на чистую воду и благоприятную среду;
поддержания оптимальных условий водопользования;
поддержания качества поверхностных и подземных вод в состоянии, отвечающем санитарным и экологическим требованиям;
защиты водных объектов от загрязнения, засорения и истощения;
предотвращения или ликвидации вредного воздействия вод, а также сохранения биологического разнообразия водных экосистем.
Закон «О недрах» (февраль 1992) регулирует отношения, связанные с геологическим изучением, использованием и охраной подземных вод как полезного ископаемого. Он «содержит правовые и экономические основы комплексного рационального использования и охраны недр, обеспечивающие защиту интересов государства и граждан Российской Федерации, а также пользователей недр».
Требования к качеству питьевых вод содержатся в утвержденных нормативах предельно допустимых концентраций (ПДК) веществ в воде, стандартах качества воды, изложенных в ГОСТах, Технических условиях, Требованиях. К ним относятся: ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством», «Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения» (СанПиН 4630-88). Санитарные правила и нормы изложены в «Требованиях к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников» (Санитарные правила и нормы на питьевую воду, СанПиН 2.1.4.544-96); «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» (СанПиН 2.1.4.559-96).
Гостом предусмотрена определенная система сертификации питьевой воды, материалов, технологических процессов и оборудования, применяемых в хозяйственно-питьевом водоснабжении. Основные положения утверждены постановлением Госстандарта России и Госкомсанэпиднадзора России (28.04.1995 г. № 8/5).
Пользование водами регулируется лицензиями, которые имеют разрешительный характер. Права и обязанности владельца водным объектом, цели и сроки его использования и т. д. оговорены в «Положении о порядке лицензирования пользования недрами» (утверждено постановлением Совета Министров Российской Федерации от 15.07.92 № 000-1), в Инструкции по применению «Положения о порядке лицензирования пользования недрами» к участкам недр, предоставляемым для добычи подземных вод, а также других подземных ископаемых, отнесенных к категории лечебных» (зарегистрирована в Министерстве юстиции Российской Федерации. Регистрационный номер 583 от 26.05.94.).
Контроль качества и охрана поверхностных вод. Поверхностные воды (водоемы и реки) в наибольшей степени подвержены загрязнению и ущербу. По данным Государственного доклада «О состоянии окружающей среды Российской Федерации» (1998), в поверхностные воды России сбрасывается (тыс. т в год): нефтепродуктов 39,4, фосфора - 60, фенола - 0,22, поверхностно активных веществ (ПАВ) - 8,9, соединений меди - 0,9, железа - 51,2, цинка - 1,6. Общий объем сточных вод, сброшенных в поверхностные воды, за последнее десятилетие в среднем за год составляет 50-60 км3. Нефтепродукты, фенолы, легко окисляемые органические вещества, соединения металлов, аммонийный и нитритный азот , а также специфические вредные вещества - лигнин, ксантогенаты, формальдегид и др. уже являются самыми распространенными инородными веществами в поверхностных водах.
Качество речных вод основных водных артерий России оценивается в среднем как загрязненное: в Волге и ее притоках вода загрязненная, в Оке - сильно загрязненная, в Дону и Тереке - от грязной до чрезвычайно грязной, в Днепре - от слабо загрязненной до грязной.
К поверхностным водам должны применяться в самой жесткой форме все меры охраны их от загрязнения и истощения. Поверхностные воды являются пока еще основным источником питьевых вод, связующим звеном с подземными водами, в них сосредоточены запасы рыбных ресурсов и т. д. Среди охранных мер по регулированию качества и ресурсов поверхностных вод должны доминировать профилактические меры, предотвращающие попадание загрязняющих веществ в водоемы и реки. Это переход на безотходные технологии в промышленности и сельском хозяйстве, а также жесткая очистка сточных вод.
Наблюдение за качеством и охрана подземных вод. Причины ухудшения качества и загрязнения подземных вод связаны с деятельностью предприятий промышленности (37%), сельского (16%) и жилищно-коммунального (10%) хозяйства, обусловлены также совместным воздействием различных объектов (9%), подтягиванием некондиционных природных вод при нарушении режима эксплуатации водозаборов (13%).
Основными веществами, которые ухудшают качество и загрязняют подземные воды, являются: сульфаты, хлориды, соединения азота (нитраты, нитриты, аммиак и аммоний), нефтепродукты, фенолы, соединения железа, тяжелые металлы (медь, цинк, свинец, кадмий, никель и ртуть). Среди 28% выявленных очагов загрязнения содержание указанных выше веществ изменяется в пределах 10-100 ПДК, среди 12%- превышает 100 ПДК.
Ухудшение качества и загрязнение подземных вод по-прежнему в большинстве случаев носит локальный характер и в основном ограничивается размерами источника загрязнения. Из общего количества очагов менее 10% имеют площадь, превышающую 10 км2. Крупные очаги ухудшения качества и загрязнения подземных вод по-прежнему остаются в Мурманской и Ленинградской областях . Опасные очаги остаются в Московской и Пермской областях, в пределах отработанных шахтных полей бурого угля Тульской области и месторождений нефти в Республике Татарстан , в районе городов Волгограда, Волжского, Краснодара, Оренбурга, Магнитогорска, Усолья-Сибирского, Кемерова, Комсомольска-на-Амуре, Хабаровска и др. Наибольшую экологическую опасность представляет ухудшение качества и загрязнение подземных вод на водозаборах питьевого водоснабжения, которое было отмечено в 90 городах и поселках, на 600 водозаборах.
Мероприятия по охране подземных вод от истощения и загрязнения подразделяются на профилактические и специальные, общие и конкретные. К профилактическим мероприятиям относятся следующие:
тщательный выбор места расположения строящегося объекта, антропогенное воздействие которого на подземные воды будет минимальным;
оснащение соответствующим оборудованием и соблюдение зон санитарной охраны;
учет степени защищенности подземных вод;
соблюдение режима эксплуатации, определенного нормативными документами и экспертизой Государственной комиссии по запасам (ГКЗ);
организация и ведение мониторинга подземных вод. Одним из наиболее важных профилактических мероприятий является создание зон санитарной охраны (ЗСО), которое регламентируется Положением о порядке проектирования и эксплуатации зон санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов хозяйственно-питьевого назначения. Водоохранные зоны состоят из трех поясов, специальные мероприятия в которых исключают возможность загрязнения подземных вод. Первый пояс водоохранных зон - пояс строгого режима. Он включает территорию, на которой расположены водозаборные, водопроводные и водоподводящие сооружения. Границы пояса устанавливаются в виде заграждения на расстоянии не менее 30-50 м от сооружений в зависимости от степени природной защищенности водоносного горизонта. Для береговых (инфильтрационных) водозаборных сооружений в границы первого пояса включается вся территория между рекой и водозаборными сооружениями, но не более 150 м. Здесь запрещены все виды строительства, не имеющие отношение к эксплуатации водозаборного сооружения, осуществляются планировка и отвод поверхностного стока, строгий контроль за состоянием воды и охрана территории. Второй и третий пояса водоохранных зон - пояса ограничений. Они предназначены для защиты подземных вод от микробного (второй пояс) и химического (третий пояс) загрязнения. Площади зон определяются из расчета времени, за которое патогенные организмы погибают, а химические загрязнители полностью адсорбируются и нейтрализуются.
Во втором и третьем поясах запрещены строительство, складирование отходов, размещение предприятий промышленности и сельского хозяйства. Постоянно осуществляется контроль за благоустройством и санитарным состоянием территории.
Специальные мероприятия по охране подземных вод от загрязнения направлены на изоляцию источников и очагов загрязнения, перехват загрязненных вод. При истощении вод применяют меры искусственного пополнения и увеличения питания подземных вод. Необходимы своевременная разработка и применение мер по утилизации шахтных и дренажных вод, мер, сокращающих использование пресных вод на технические нужды, по бережному расходованию воды, уменьшение потерь при ее транспортировке и распределении.
Таким образом, охрана подземных вод включает общие меры: строгое соблюдение законодательных актов, уменьшение промышленных отходов, создание безотходных производств - и конкретные: многократное использование вод, строительство очистных сооружений, соблюдение правил при разведке подземных вод, строительстве и эксплуатации водозаборов.
Качество и охрана вод морей и Мирового океана. За последнее время большую тревогу вызывает загрязнение морей и Мирового океана в целом (фоновое загрязнение). Основные источники загрязнения - бытовые и промышленные сточные воды (в прибрежных районах сосредоточено 60% крупных городов), нефть и нефтепродукты, радиоактивные вещества. Особо опасны загрязнения нефтью и радиоактивными веществами. Предприятия приморских городов выбрасывают в море тысячи тонн различных, как правило, неочищенных отходов, в том числе канализационные стоки. В моря выносятся загрязненные речные воды. Нефть и нефтепродукты попадают в воду в результате промывки цистерн, емкостей, в которых транспортируется нефть. Огромное количество нефти попадает в океан и в моря при авариях танкеров, нефтепроводов на нефтепромыслах , при разведке и эксплуатации нефтяных месторождений в зоне материковых шельфов. При авариях нефтяных скважин в море выбрасываются многие тысячи тонн нефти.
Загрязнение является причиной гибели морских животных: ракообразных и рыб, водоплавающих птиц, тюленей. Известны случаи гибели около 30 тыс. морских уток, массовой гибели морских звезд в начале 1990-х гг. в Белом море. Нередки случаи закрытия пляжей в связи с опасными концентрациями загрязняющих веществ в морской воде, вызванными многочисленными авариями судов, перевозящих нефть и нефтепродукты.
Загрязнение вод Мирового океана радиоактивными веществами происходит в результате испытаний атомного оружия. Площадь заражения после испытаний может достигать 2,5 млн км2. Аварии атомных подводных лодок, судов с атомными реакторами, без сомнения, также являются важными источниками радиоактивного заражения значительных площадей морей и океанов. В 1980-е гг. практиковалось захоронение радиоактивных отходов в контейнерах, которые сбрасывали в наибольшие глубины океана. Мировая общественность противостояла этому довольно успешно. Загрязнение морской воды приводит к концентрации радиоактивных веществ в растениях и животных по цепям питания. Известны случаи, когда концентрация радиоактивных веществ на вершинах трофических пирамид превышала фоновую более чем в 50 тыс. раз.
Степень загрязнения морской воды в значительной степени зависит от отношения к этой проблеме государств, граничащих с морями и океанами. Все внутренние и окраинные моря России испытывают мощный антропогенный пресс, включая многочисленные плановые и аварийные сбросы загрязняющих веществ. Уровень загрязнения российских морей (за исключением Белого моря), по данным Государственного доклада «О состоянии окружающей среды Российской Федерации», в 1998 г. превышал ПДК по содержанию углеводородов, тяжелых металлов, ртути, фенолов, поверхностно активных веществ (ПАВ) в среднем в 3-5 раз.
Мероприятия по охране вод морей и Мирового океана заключаются в устранении причин ухудшения качества и загрязнения вод. Особые меры по предупреждению загрязнения морской воды следует предусматривать при разведке и освоении нефтяных и газовых месторождений на материковых шельфах. Необходимо ввести запрет на захоронение токсичных веществ в океане, сохранятьмораторий на испытания ядерного оружия под водой. Следует предпринимать быстрые меры по ликвидации последствий аварий и катастроф, при которых в океан попадают токсичные продукты. Проблема охраны вод Мирового океана является глобальной, она касается всех государств планеты. Для охраны вод Мирового океана необходимы совместные усилия всех государств мирового сообщества, ООН и ее подразделений. В значительной степени такие меры могут иметь успех при участии государств в международных природоохранных программах, которые разработаны и предлагаются соответствующими конвенциями, предусмотрены международными соглашениями.
10. Правовые основы охраны водных ресурсов
В 1990-е гг. в России произошли серьезные изменения в организационно-функциональной структуре министерств и ведомств, ответственных за минерально-сырьевую базу России. К сожалению, к 1999 г. структура еще не получила своего законченного развития. В сфере природопользования и охраны природных ресурсов координация осуществляется Министерством природных ресурсов (МПР) Российской Федерации (согласно Конституции Российской Федерации недра и водные объекты являются предметом совместного ведения Российской Федерации, включая МПР и субъекты Федерации).
В соответствии с постановлением Правительства Российской Федерации от 17.05.97 № 000 МПР России с участием федеральных органов разрабатывает основные направления государственной политики в сфере использования, охраны и воспроизводства природных ресурсов. В задачу МПР России также входят: разработка и реализация государственных целевых программ использования и охраны природных ресурсов; подготовка предложений по усовершенствованию действующего законодательства; разработка нормативно-методических документов по использованию и охране природных ресурсов. Министерство природных ресурсов принимает решения по вопросам изучения и прогноза изменения состояния естественных богатств. Осуществлен ряд мероприятий по реформированию территориальных органов и созданию новой системы управления государственным фондом недр и водным фондом (структурная перестройка).
На 1999 г. основными законодательными и нормативными актами, которые регламентируют охрану водных ресурсов являются: Закон Российской Федерации «О недрах», Закон Российской Федерации «Об охране окружающей природной среды» и Водный кодекс Российской Федерации.
На уровне проектов, в различной стадии обсуждения и доработки находятся следующие законодательные акты: «О лицензировании пользования недрами», «О внутренних водах, территориальном море и прилежащей зоне Российской Федерации». Приняты основополагающие постановления Правительства РФ по соответствующим вопросам, проекты которых подготовлены МПР России: «Об утверждении Положения о ведении государственного мониторинга водных объектов», «Об утверждении Правил пользования водных объектов, находящихся в государственной собственности, установлении и пересмотре лимитов водопользования, выдачи лицензии на водопользование и распорядительной лицензии», «Об утверждении Положения об осуществлении государственного контроля за использованием и охраной водных объектов», «О порядке эксплуатации водохранилищ». Проект правительственного постановления «О концепции государственной политики в сфере воспроизводства, использования и охраны природных ресурсов» находится на согласовании в заинтересованных министерствах и госкомитетах. Введены в действие нормативные межведомственные акты «Классификация эксплуатационных запасов и прогнозных ресурсов подземных вод»; подзаконные нормативные (разъяснительные) акты: «Инструкция о порядке согласования и выдачи лицензий на водопользование по поверхностным водным объектам», «Методические рекомендации по государственной регистрации лицензий на водопользование...».
Мировое сообщество в области охраны окружающей среды руководствуется Программой действий по реализации «Повестки дня на XXI век», принятой на Конференции ООН по окружающей среде и развитию в Рио-де-Жанейро (1992). Россия принимает активное участие в Программе ООН по окружающей среде (ЮНЕП), обеспечивает обязательства по международным договорам (конвенциям и соглашениям): о водно-болотных угодьях, имеющих международное значение; по охране и использованию трансграничных водотоков и международных озер; по защите морской среды района Балтийского моря; по защите Черного моря от загрязнения; по предотвращению загрязнения моря сбросами отходов и других материалов. В России реализуется проект «Комплексное управление окружающей средой Волго-Каспийского региона», разрабатываются проекты федеральных целевых программ: «Создание Единой государственной системы экологического мониторинга», «Комплексное управление прибрежными зонами Черного и Азовского морей...», «Обеспечение населения России питьевой водой», «Оздоровление окружающей среды и населения Кемеровской области », «Возрождение Волги», «Мировой океан», «Экологическая безопасность Урала», «Создание и развитие ЕГСЭМ (постановление Правительства РФ от 01.01.01 г. № 000).
11. Мониторинг водных ресурсов, качества и загрязнения воды
Мониторинг - это система наблюдений и контроля над состоянием среды с целью разработки мероприятий по рационализации использования природных ресурсов, охране окружающей природной среды, предупреждению критических ситуаций, своевременной оценке состояния и прогнозу изменений, в том числе последствий антропогенных воздействий. Различают следующие типы мониторинга: глобальный (биосферный), геофизический, климатический, экологический, биологический, окружающей природной и геологической среды и др. По территории охвата - международный, государственный, региональный, национальный, локальный, импактный. По методам исследований - дистанционный и непосредственный. По объектам наблюдения - окружающей природной среды, почв, биологических ресурсов суши, лесной, подземных вод и др.
Под мониторингом водных ресурсов понимается система непрерывного (текущего) и комплексного отслеживания состояния водных ресурсов, контроля и учета количественных и качественных характеристик во времени, взаимообусловленного воздействия и изменения потребительских свойств, а также система прогноза сохранения и развития в разных режимах использования. Элементы этой системы давно существуют в министерствах и ведомствах природно-ресурсного комплекса. Систематические наблюдения за состоянием недр и водного фонда осуществляются МПР России и Росгидрометом. На территории РФ развернута система государственного мониторинга геологической среды (ГМГС), которая контролирует также блок «подземные воды». Система ГМГС включает около 15 тыс. наблюдательных пунктов, которые размещены практически во всех регионах страны. Основные задачи ГМГС: управление структурой на региональном уровне, обеспечение информацией о текущем состоянии геологической среды (включая подземные воды) и о прогнозах ее изменения под влиянием природных и техногенных факторов, ведение специализированного банка данных . Важным элементом системы является Государственный банк цифровой геологической информации (ГБЦГИ).
Государственный мониторинг водных объектов (Росгидромет ведет наблюдения на 4 тыс. пунктах - на реках, озерах и водохранилищах) включает поверхностные воды суши, морей, водохозяйственные системы и сооружения (в том числе водохранилища).
Объектом мониторинга окружающей природной среды является оценка ее качества и уровня загрязнения как необходимого условия для принятия научно обоснованных решений об эффективности природоохранных мер. В соответствии с Законом Российской Федерации «Об охране окружающей природной среды» (1991) организационной структурой, обеспечивающей осуществление мониторинга, стала Государственная служба наблюдения за состоянием окружающей природной среды (ГСН) Росгидромета. Служба состоит из ряда систем, в том числе наблюдения за загрязнением морской среды (602 пункта наблюдения), наблюдения за загрязнением поверхностных вод (120 объектов наблюдения за гидробиологическими показателями, 1132 объекта наблюдения за гидрохимическими показателями).
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Расскажите, как распределяется вода на Земле. Какое она имеет значение?
2. Как происходит круговорот воды на планете и какое влияние он оказывает на природные процессы?
3. Каков состав пресной воды?
4. В чем причины недостатка пресной воды в разных районах Земли?
5. Какие производства используют наибольшее количество воды?
6. Какие вещества, загрязняющие водоемы, наиболее опасны и почему?
7. Как можно определить уровень загрязнения водоемов?
8. Что значит «самоочищение водоемов»?
9. Какие существуют методы очистки сточных вод?
10. Какое значение имеют подземные воды? Как их используют и в каких случаях вынуждены бороться с ними?
11. С чем связано истощение подземных вод?
12. Как происходит загрязнение вод Мирового океана и внутренних морей?
Ресурсы пресной воды
В горах накапливается снег при одних и тех же температурах. Выпавший снег постепенно уплотняется и превращается в фирн (зернистый лед), а затем в глетчерный лед. Лед обладает способностью под влиянием силы тяжести перемещаться (течь) со скоростью от нескольких метров до 200 м в год.
Покровные ледники имеют значительную мощность, скрывают неровности рельефа и занимают большую площадь (напр., покровный ледник Антарктиды мощностью около 2 км, и ледник Гренландии). От края этих ледниковых покровов постоянно откалываются огромные глыбы льда - айсберги, сидящие на мели или свободно плавающие.
Горные ледники занимают вершины гор, различные углубления на их склонах (кары, цирки) и долины. Горные ледники значительно меньших размеров, чем покровные, и более разнообразны.
В ледниках законсервировано большое количество пресной воды. Частично она расходуется на питание рек (от интенсивности таяния ледников зависит водоносность горных рек). Для засушливых районов мира ледниковое питание рек имеет важное хозяйственное значение. Ныне разрабатываются интересные проекты использования айсбергов для снабжения пресной водой засушливых районов Австралии, Африки, Южной Америки и Аравийского полуострова.
6. Болота
Болота - избыточно увлажненные участки суши с влаголюбивой растительностью, при отмирании и разложении которой образуется торф. В зависимости от источников питания болота подразделяются на верховые и низинные.
Верховые болота питаются атмосферными осадками, бедны минеральными солями и обычно располагаются на водоразделах. Растительность этих болот бедна по видовому составу; преобладают сфагновые мхи.
Низинные болота возникают в местах выхода на поверхность или близкого залегания подземных вод. Значительно более богатое минеральное питание создает условия для произрастания здесь разнообразной растительности - зеленых мхов, осок, злаков, а из древесных пород - ольхи и березы. В результате накопления торфа поверхность низинных болот постепенно повышается. На определенной стадии поверхность болота может достигнуть такой высоты, при которой болотная растительность уже не может использовать подземные воды и переходит на питание атмосферными осадками: низинное болото сменяется верховым.
Болотам принадлежит важная роль в природе: они увлажняют воздух окружающих территорий, являются местами обитания многих видов животных и произрастания ценных видов растений.
Болота используются человеком. На них разрабатывают торф, который применяют как удобрение, топливо и химическое сырье, собирают ягоды, лекарственные растения, часть низинных болот осушивают и превращают в сельскохозяйственные угодья, отличающиеся высоким потенциальным плодородием. Следует, однако, помнить, что не все болота подлежат осушению, часть из них необходимо сохранить, чтобы не нарушить сложившихся в природе взаимосвязей.
7. Охрана пресных вод.
7.1. Вода как ценнейший природный ресурс. Это одна из наиболее жизнеобеспечивающих природных сред, сложившихся в процессе эволюции. Помимо другого хозяйственного значения, главная роль запасов пресных вод – снабжать человека водой, прежде всего для питья. Чистая пресная вода – лимитирующий фактор существования человека как биологического вида.
Вода – составная часть биосферы – имеет ряд аномальных свойств, влияющих на протекающие в экосистемах физико-химические и биологические процессы. К таким свойствам относят очень высокие и максимальные среди жидкостей теплоемкость, теплоту плавления и теплоту испарения; поверхностное натяжение, растворяющую способность и диэлектрическую сопротивляемость, прозрачность.
Для воды также характерная повышенная миграционная способность, имеющая важное значение для ее взаимодействия с сопредельными природными средами. Из-за перечисленных свойств, вода потенциальной может накопить очень много загрязняющих веществ – химических элементов и патогенных микроорганизмов.
Большая часть потребляемой на земном шаре воды используется в сельском хозяйстве (70%), затем идет промышленность и хозяйственно-бытовые нужды. Во многих районах мира, ¾ населения Земли ощущают острый недостаток чистой пресной воды. Поэтому охрана пресных вод заключается в их бережном использовании: 1) экономным расходе воды с применением более совершенных технологий в промышленности и сельском хозяйстве; 2) введении оборотного водоснабжения на предприятиях; 3) предотвращении загрязнения вод, неукоснительном соблюдении правил очистки сточных вод.
Задача охраны вод - сложная и дорогостоящая. Затраты на охрану вод занимают первое место среди всех расходов на охрану природы. Поэтому ее, к сожалению, пока удается решать лишь только частично.
7.2. Сокращение и антропогенное загрязнение пресных вод. Практически на всех промышленных и урбанизированных территориях мира снижается качество и сокращаются запасы пресной воды. Поэтому обеспечение ею населения и народного хозяйства России стало одной из наиболее важных социально-экономических нужд.
Постановление № 862 от 18 октября 1992 «О неотложных мерах по обеспечению питьевого водоснабжения в РФ» обязало соответствующие министерства и ведомства провести мероприятия по улучшению качества питьевой воды и повышению надежности, устойчивости систем водоснабжения городов, поселков и других водопотребителей (Среднесрочная программа, 1991). В этой связи особую ценность имеют крупные резервуара пресной воды (напр., озеро Байкал).
Поверхностные воды, имеющие возможность самоочищаться, более защищены от загрязнений, чем подземные (Крайнов и др., 1991). В связи с нарастающим загрязнением поверхностных вод подземные воды становятся практически единственным источником хозяйственно-питьевого водоснабжения населения. Поэтому их охрана от истощения и загрязнения стратегически важна.
Опасность загрязнения подземных вод заключается в том, что подземная гидросфера (особенно артезианские бассейны) – это конечный резервуар накопления загрязнителей поверхностного и глубинного происхождения (Крайнов, Швец, 1987). Наиболее опасным антропогенным процессом загрязнения вод является сброс стоков с промышленно-урбанизированных и сельскохозяйственных территорий; выпадение продуктов антропогенной деятельности с атмосферными осадками.
Загрязнение бессточных озер также бывает долговременным и часто необратимым. Усиленный и сосредоточенный водоотбор из подземной гидросферы приводит к образованию обширных и глубоких воронок с провалами грунтов, понижению уровня поверхностных вод.
Общая черта антропогенного загрязнения воды – высокая концентрация токсичных веществ в локальных участках среды обитания человека. В ряде регионов пресные воды приобрели аномальные геохимические свойства (концентрация хлоридов до 15 г/л, нитратов до 10 г/л, фторидов до 3-5 г/л; это уже экологически опасные концентрации). По органическим соединениям некоторые водные системы уже вошли в стадию необратимых изменений (эвтрофикации), возрастающих во времени. Такие системы способны долгое время удерживать высокие концентрации загрязнителей.
В последнее время резко возросло потребление минеральных, лечебных и столовых вод, а также геотермальной энергии. Необдуманное использование таких ресурсов без выяснения процессов протекающих в водных резервуарах, приводит к трагическим и дорогостоящим ошибкам. Например, в знаменитой Долине Гейзеров в Калифорнии из-за большого количества эксплуатационных скважин исчез пар и быстро нарушилось равновесие. На ликвидацию возникшего кризиса в 1970-х гг. было затрачено 3,5 млн. долларов.
Рассолы осадочных бассейнов привлекают внимание как важный источник гидроминерального сырья и биологически активных вод. Такие рассолы выявлены и в Тимано-Печорском осадочном бассейне. Практика показывает, что при добыче рассолов невосполнимый вред наносится вышележащим водоносным горизонтам.
Исследования в России и за рубежом доказывают прямую корреляционную связь между качеством (степенью загрязнения) питьевой воды и здоровьем человека. Широко распространенные кариес зубов и флюороз обусловлены соответственно недостатком и избытком фтора в питьевой воде. Недостаток F и кариес характерны для Карело-Кольского региона и большинства областей Европейской России. В 1960-е гг. было принято правительственное постановление о фторировании питьевой воды с содержанием F менее 0,5 мг/л. Избыток F и вспышки флюороза зафиксированы в Мордовии и Забайкалье.
При недостатке йода в воде (особенно у сельских жителей) развиваются заболевания щитовидной железы. Такие регионы известны на Крейнем Севере, Урале, Алтае, Северном Кавказе, Среднем Поволжье и на севере Русской Равнины. Длительный дефицит I в питьевой воде приводит к умственной и физической отсталости.
Выявлена связь рака мочевого пузыря и употребления воды с высоким содержанием хлора. К наиболее опасным загрязняющим веществам питьевых воды относятся хлорированные углеводороды и диоксины (высокотоксичные устойчивые хлорорганические соединения).
В сельскохозяйственных районах вода накапливает пестициды Список заболеваний человека при ее употреблении очень широкий. Особую опасность представляет загрязнение воды патогенными микроорганизмами, вызывающими вспышки эпидемических заболеваний у человека и животных. Причиной большинства эпидемий является употребление некачественной воды.
Отрицательно влияют на животных, рыб, птиц, планктон аварийные разливы нефти. В Республике Коми чаще всего случаются аварии на нефтепроводах. Нефть окрашивает воду в черный цвет, резко снижает количество растворенного кислорода, вызывая гибель организмов. Подземные воды не способны окислить огромное количество поступающей органики (нефти), загрязнение становится необратимым (вплоть до появления линз мазута).
При привносе метана, тяжелых углеводородов и сероводородов в природных водах создается восстановительная бескислородная среда, губящая гидробионтов.
Экологически опасными могут быть биологические процессы, связанные с жизнедеятельностью водорослей, планктона, бактерий и других микроорганизмов (эвтрофикация водоемов).
Водоросли, планктон и микроогранизмы играют роль как в процессе загрязнения, так и самоочищения природных вод. известны разнообразные грибки, дрожжи, галофильные сульфат-редуцирующие, метилотрофные, метаногенные и другие бактерии, присутствующие в воде различной температуры и солености.
Длительный монитринг качества поверхностных вод показывает, что в них во всем мире возросли концентрации соединений азота, углерода, в меньшей степени – фосфора и тяжелых металлов. Соединения азота обладают высокой растворимостью; их концентрация в воде может беспрепятственно увеличиваться. Азот трансформирует свои миграционные формы в зависимости от температурных, окислительно-восстановительных условий подземной гидросферы; одни его хорошо растворимые формы переходят в другие и накапливаются в новой геохимической обстановке. Эта приспособляемость азота к любым геохимическим ситуациям определяет чрезывычайно широкий диапазон его водной миграции.
Подземные воды не имеют буферности к азоту. Темпы же естественной денитрификации подземных вод бактериями очень низки. Поэтому в сельскохозяйственных районах Коми воды верхних водоносных горизонтов из гидрокарбонатных превращаются в нитратно-гидрокарбонатные (засоленные).
Также при внесении избыточных удобрений в поверхностных водах увеличивается содержание фосфора (благоприятный фактор для эвтрофикации озер и болот).
7.3. Контроль качества пресных вод. Качество природных вод оценивается путем сравнения присутствующих в них загрязняющих веществ с их ПДК или ОВОС для объектов хозяйственно-питьевого, культурно-бытового водопользования.
Такие показатели разработаны не только для выявления избытка загрязняющих веществ, но и недостатка жизненно важных химических элементов (напр., Se). Нормативный подход – начальный шаг оценки состояния воды, позволяющий быстро и с небольшими затратами определить приоритетные загрязнители и выработать практические рекомендации по снижению негативных последствий загрязнения. Во всех странах существуют нормативы качества питьевой воды.
Однако нормативный подход не учитывает сочетанного воздействия (синергизма или антагонизма) веществ. Это особенно касается случаев, когда эти вещества присутствуют в концентрациях, близких к ПДК, и когда вода употребляется длительное время.
Установлено, что долговременный эффект низких доз может быть более губительным для популяции гидробионтов, чем острое кратковременное токсическое воздействие.
Кроме того, каждый водоем уникален из-за больших различий в химическом составе, скорости перемешивания, температурном режиме и вертикальной стратификации водных масс. Нормативный подход при установлении ПДК недостаточно опирается на эксперименты.
Надежный прогноз и оценка состояния водной системы осложнены одновременным воздействием на систему множества изменчивых природных и антропогенных факторов; сложными физико-химическими и микробиологическими процессами, происходящими в водной среде.
Для понимания таких процессов надо учитывать химическое взаимодействие «вода – донные отложения» (особенно в случае подтока в воду флюидов или накопления тяжелых металлов в озерных илах). Также установлена важная роль в водных химических реакциях соединений углерода, серы, азота и фосфора, окислительно-восстановительного потенциала.
Наилучшим способом получения эмпирических данных о процессах в водной среде является гидрогеохимическое картирование с последующим обоснованием сети мониторинга. Информация, собранная в ходе долгих режимных наблюдений, служит основой для прогноза состояния водной системы во времени.
В настоящее время для экологического прогнозирования используется компьютерное моделирование гидрогеохимических процессов загрязнения поверхностных и подземных вод, вовлекающее в сферу изучения огромные массивы данных и позволяющие получить качественно новую информацию.
Список литературы
Крайнов С.Р., Швец В.М. Геохимия подземных вод хозяйственно-питьевого назначения. М.: недра, 1987.
Крайнов С.Р., Фойгт Г.Ю., Закутин В.П. Геохимические и экологические последствия изменений химического состава подземных вод под влиянием загрязняющих веществ // Геохимия. 1991. № 2.
Куренной В.В. , Пугач С.Л., Седов Н.В., Рачков М.М. Проблемы сосредоточенной эксплуатации подземных вод // Геол. вестник центр. районов России // 1999. №3.
Среднесрочная программа (1997 – 2001) рационального использования и охраны водных ресурсов Российской Федерации. М., 1991. Вып.1.
Руководство по контролю качества питьевой воды. Том 1. Рекомендации. ВОЗ, Женева, 1986.
Справочник предельно допустимых концентраций вредных веществ в пищевых продуктах и среде обитания. М., 1993.
Физическая география. М., 1991. С.56-65.
Небел Б. Наука об окружающей среде. М.: Мир, 1993.Т.1. С.229 – 248.
Похожие рефераты:
Исследованы зависимости между литологическими особенностями горных пород угленосной толщи Донбасса, установленные геофизическими методами, и их химическим составом.
Для районов нефтегазовых месторождений в качестве индикаторов техногенных нагрузок на природные среды нами исследуются газообразные сорбированные углеводороды и “прочие” газы.
Критерии оценки качества природных вод и методология его изучения.
На экологическое состояние окружающей среды, как известно, оказывают влияние как естественные, так и антропогенные факторы. К первым относятся интенсивность экзогенных процессов и явлений, а также естественная защищенность подземных и поверхностных вод.
Полигоны твердых бытовых отходов (ТБО) являются опасными источниками загрязнения окружающей среды. Особенно те из них, которые не оборудованы противофильтрационным экраном и эксплуатируются без должной изоляции.
При открытой добыче угля шахтами остаются участки земли, которые больше невозможно использовать, тем самым оставляя шрамы на поверхности земли. Реабилитация может смягчить некоторые из этих проблем.
Техногенное воздействие на геологическую среду, связанное с постоянно растущим объемом неперерабатываемой горной массы / около 100 млр. т. ежегодно/ создало в ряде регионов мира весьма напряженную экологическую обстановку.
Строение гидросферы. Взаимодействие поверхностных и подземных вод. Формирование гидрохимического состава подземных вод. Техногенное воздействие на подземные воды.
Лично я не могу представить свою жизнь без воды. Вода широко используется в быту. Каждый мой день начинается с водных процедур. Чтобы приготовить еду, заварить чай, чтобы постирать белье или помыть полы – для всего этого нужна вода. Она применяется и в других отраслях. Без нее попросту невозможна жизнь на Земле. Осознаете всю важность этой привычной нам жидкости?
Загрязнение воды: чем оно вызвано
Жизнедеятельность людей развивается слишком активно. Бурный прогресс приводит к многочисленным экологическим проблемам, в том числе, связанным с водой. Решение этих проблем крайне важно для всего человечества.
Загрязнение воды происходит по многим причинам, которые даже не всегда связаны с человеческой деятельностью. Итак, источники загрязнения:
Охрана воды от загрязнения
Это, пожалуй, одна из важнейших задач человечества. В первую очередь, охрана воды от загрязнения направлена на минимизирование сбросов в реки и другие водоемы. В промышленности разрабатываются новые, более совершенные технологии по очистке стоков. Мое мнение такое: вообще нужно существенно повысить штрафы за сбросы, а вырученные на этом средства распределить на проектирование и сборку новых технологий.
Кроме того, важно и правильное воспитание нового поколения людей. С детства нужно прививать уважение к природе, учить бережному отношению к воде, не лить ее без надобности, а также не сливать в канализацию вредные вещества.