Воздействие на гидросферу

ЛЕКЦИЯ 9. АНТРОПОГЕННОЕ

На современном этапе развития техносферы значительно усилилось антропогенное воздействие на гидросферу. На промышленные, сельскохозяйственные и бытовые нужды в настоящее время человечество расходует приблизительно 3000 км³ пресной воды в год, из них примерно 1700 км³ безвозвратно. Для осуществления производственной деятельности вода имеет огромное значение: она применяется в качестве сырья, теплоносителя, хладагента, растворителя, источника получения водорода и кислорода. Водный транспорт является одним из важнейших средств перевозки сырья и материалов. К основным видам загрязнения гидросферы можно отнести следующие:

1. Химическое загрязнение вод может быть органическим (фенолы, пестициды) и неорганическим (соли, кислоты, щёлочи) а также токсичным (соединения ртути, свинца, кадмия) и нетоксичным. Например, морские экосистемы подвергаются антропогенному воздействию посредством токсичных веществ, которые поглощаются морскими организмами, передаются по трофической цепи и могут вызвать гибель консументов даже высоких порядков. Среди химических веществ наиболее опасными для морских организмов и человека являются нефтяные углеводороды, пестициды и тяжёлые металлы: ртуть, свинец, кадмий и др.

2. Биологическое загрязнение представляет собой появление в воде патогенных бактерий, вирусов, простейших и грибов.

3. Радиоактивное загрязнение наносит огромный вред даже при малых концентрациях радиоактивных веществ. Наиболее опасными являются «долгоживущие» радиоактивные элементы (стронций–90, уран, радий–226, цезий и др.)

4. Механическое загрязнение выражается в попадании в воду механических примесей (песок, шлам, ил). Механические примеси серьёзно ухудшают органолептические характеристики воды. Под органолептическими свойствами воды понимают совокупность элементов, воспринимаемых рецепторами человека (запах, вкус и т. д.).

Поверхностные воды подвергаются ещё засорению твёрдыми отходами, остатками лесосплава, что негативно сказывается на состоянии экосистем. Древесное волокно само по себе не ядовито, но, попадая на жабры рыб и фильтрующие органы других гидробионтов, приводит к их гибели.

5. Тепловое загрязнение характеризуется повышением температуры вод в результате их смешивания с более нагретыми технологическими водами. Повышение температуры в водоёме приводит к снижению количества кислорода, нарушению экологического равновесия, к бурному размножению болезнетворных микроорганизмов и вирусов.

В соответствии с СанПиН 2.1.5.980–00 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод» летняя температура воды в результате сброса сточных вод не должна повышаться более чем на 3 °С по сравнению со среднемесячной температурой воды самого жаркого месяца года за последние 10 лет. Тепловая нагрузка на водоём не должна быть больше, чем 12 – 17 кДж/м³.

Основными источниками загрязнения поверхностных вод являются: 1) сброс в водоёмы неочищенных сточных вод; 2) смыв ядохимикатов ливневыми осадками; 3) дымовые и газовые выбросы; 4) утечка нефти и нефтепродуктов.

Сточные воды представляют собой воды, отводимые после использования в бытовой и производственной деятельности людей.

Загрязнение сточными водами в результате промышленного производства, минеральными и органическими удобрениями в результате сельскохозяйственного производства, а также загрязнение коммунально-бытовыми стоками вызывает эвтрофикацию водоёмов. Эвтрофикация – это обогащение водоёмов питательными веществами, приводящее к чрезмерному развитию цианобактерий и водорослей. Повышение концентрации органических веществ вызывает нарушение экологического равновесия в водоёме. Вначале в таком водоёме повышается количество цианобактерий. С увеличением первичной продукции возрастает количество ракообразных, рыб и других консументов. Затем происходит отмирание большого количества организмов. На разложение их остатков расходуются все запасы кислорода, содержащегося в воде, и накапливается сероводород. В результате этого водоём может стать непригодным для существования организмов.

Сточные воды тепловой электростанции содержат органические вещества, серную кислоту, хлориды, фосфаты, взвешенные частицы. Кроме того, они могут быть загрязнены ванадием, никелем, фтором, фенолами, нефтепродуктами. Попадание этих веществ в водоём ведёт к нарушению процессов самоочищения водоёмов.

Помимо химического загрязнения в результате действия энергетических установок в биосферу поступает и тепловое загрязнение. Тепловые электростанции вырабатывают энергию при помощи турбин, приводимых в движение нагретым паром. В процессе работы турбин нужно охлаждать водой отработанный пар, поэтому энергетические станции непрерывно сбрасывают воду, подогретую приблизительно на 8 – 12 °С. В результате повышения температуры в водоёме интенсифицируются процессы эвтрофикации, снижается способность кислорода растворяться в воде, ускоряются химические и биологические процессы, протекающие в ней. Оценку органического загрязнения воды осуществляют косвенным путём – по количеству кислорода, необходимого для окисления органических примесей в одном литре воды. Чем больше для этого нужно кислорода, тем грязнее вода. Показатель БПК отражает биологическую потребность в кислороде за определённое время (БПК₅ – за 5 суток, БПК₂₀ – за 20 суток)

Огромную опасность представляют дымовые и газовые выбросы, оседающие из атмосферы на водную поверхность.

Загрязнение нефтью и нефтепродуктами вызывает появление нефтяных пятен, что затрудняет процессы фотосинтеза в воде из-за прекращения доступа солнечных лучей. Капля легкой фракции нефти, растекаясь по водной поверхности, образует пятно диаметром 30 – 150 см. Средние фракции нефти отравляют животных, обитающих в толще вод, а тяжёлые фракции оседают на дно, поражая представителей фауны бентоса. От подвесного лодочного мотора при работе 190 часов, что составляет среднее время работы за навигацию, может поступать в воду около 10 кг нефтепродуктов.

Строительство и эксплуатация гидросооружений оказывает огромное воздействие на окружающую среду. Одной из серьёзных экологических проблем гидроэнергетики является отчуждение значительных площадей плодородных пойменных земель под водохранилища. Это вызывает многочисленные проблемы, связанные с переселением людей из зоны затопления, естественные экосистемы в данной местности разрушаются. Значительные территории, прилегающие к водохранилищам, подвергаются подтоплению в результате повышения уровня грунтовых вод. Эти земли, как правило, заболачиваются. Одним из эффективных способов снижения затопления территорий является увеличение количества ГЭС в каскаде с уменьшением на каждой ступени напора и, следовательно, зеркала водохранилища.

Исчезновение естественных экосистем происходит также в результате разрушения почв водой при формировании береговой линии (абразия).

Водохранилища постоянно подвергаются тепловому загрязнению. Происходит нарушение путей миграции рыб и их нерестилищ. После строительства на Волге каскада ГЭС, значение этой реки как нерестилища осетровых Каспия значительно снизилось. В водохранилищах задерживается значительная часть питательных веществ, приносимых реками. Это интенсифицирует процессы эвтрофикации водоёма. Таким образом, строительство водохранилищ вызывает серьёзные нарушения гидрологического режима рек и характерных для них экосистем.

Сточные воды угольной промышленности представлены стоками шахт и обогатительных фабрик. В шахтных водах часто присутствует повышенное содержание хлоридов, сульфатов, солей кальция, магния, калия. Попадая в водоём, такие стоки увеличивают жёсткость воды. Это негативно влияет на растения и животных, обитающих в водоёме, иногда приводит к гибели рыб. Огромный вред водоёмам наносят шахтные воды, содержащие соединения железа. Они могут привести к образованию белых хлопьев, снижающих прозрачность воды. Оседая на дно, эти соединения железа могут его заилить. В процессе окисления поступающих соединений железа в воде уменьшается содержание кислорода.

Загрязнение подземных вод может происходить следующими путями: при просачивании промышленных и хозяйственно-бытовых стоков из хранилищ, отстойников и др., по затрубному пространству неисправных скважин, через поглощающие скважины, карстовые воронки и т. д. Загрязнение подземных вод негативно отражается на экологическом состоянии поверхностных вод, почв и других компонентов природной среды.

Истощение вод представляет собой недопустимое сокращение их запасов в пределах определённой территории (для подземных вод) или уменьшение минимально допустимого стока (для поверхностных вод). Интенсивное использование подземных вод в районах водозаборов и мощный отток воды из шахт, карьеров приводит к изменению взаимосвязи поверхностных и подземных вод, к ухудшению речного стока, к прекращению деятельности многих родников, ручьёв и малых рек. В связи с этим гибнут влаголюбивые растения. К истощению подземных вод также ведёт неконтролируемый поток артезианских вод, истекающий из скважин. Нерациональное хозяйственное использование водных ресурсов и прилегающих земельных угодий может вызвать истощение поверхностных вод. К серьёзным экологическим нарушениям приводит изъятие на хозяйственные нужды большого количества воды из впадающих в водоёмы рек. Например, уровень воды Аральского моря значительно понизился из-за чрезмерного объема изъятия воды из впадающих в Арал рек – Амударьи и Сырдарьи. В связи с этим экологические изменения ландшафта, прилегающего к Аральскому морю, приобрели характер опустынивания.

Дата добавления: 2014-01-20