Лекции №8-9 Антропогенные факторы возникновения неустойчивости в биосфере

Гидросфера — совокупность всех водных объектов земного шара: океанов, морей, рек, озер, водохранилищ, болот, подземных вод, ледников, снежного покрова. Вода — основа гидросферы — одно из самых распространенных химических соединений на Земле. Это единственное вещество, которое в природных условиях на поверхности нашей планеты встречается в твердом, жидком и газообразном состоянии. Она является главной составной частью живых организмов.

Важнейшее свойство гидросферы – единство всех видов природных вод (Мирового океана, вод суши, водяного пара в атмосфере, подземных вод), которое осуществляется в процессе круговорота воды в природе. Движущими силами этого глобального процесса служат поступающая на поверхность Земли тепловая энергия Солнца и сила тяжести, обеспечивающие перемещение и возобновление природных вод всех видов. Испарение с поверхности Мирового океана и с поверхности суши является начальным звеном круговорота вода в природе, обеспечивающим не только возобновление наиболее ценного его компонента – пресных вод суши, но и их высокое качество. Показателем активности водообмена природных вод служит высокая скорость их возобновления, хотя различные природные воды возобновляются (замещаются) с неодинаковой скоростью. Наиболее мобильный агент гидросферы – речные воды, период возобновления которых составляет10-14 суток. Воды выступает в качестве одного из важнейших экзогенных факторов, видоизменявших лик земной поверхности. Теплоемкость воды в 3.3 тыс. раз больше теплоемкости воздуха. Поглощая огромное количество тепловой энергии и медленно ее отдавая, вода служит регулятором климатических процессов глобального масштаба. Преобладающая часть гидросферных вод сосредоточена в Мировом океане. Мировой океан – основное замыкающее звено круговорота воды в природе. Он отдает большую часть испаряющейся влаги в атмосферу. Водные организмы, населяющие поверхностный слой Мирового океана, обеспечивают возврат в атмосферу значительной части свободного кислорода планеты. Огромный объем Мирового океана свидетельствует о неисчерпаемости природных ресурсов планеты. Кроме того, Мировой океан является коллектором речных вод суши, ежегодно принимая около 39 тыс. кубических километров воды. Наметившееся в отдельных районах загрязнение Мирового океана грозит нарушить естественный процесс влагооборота в его наиболее ответственном звене – испарении с поверхности океана.

Основную часть воды на Земле составляют океаны, покрывающие 2/3 поверхности Земли. Несмотря на кажущееся изобилие воды, лишь ничтожная часть ее пригодна для питья. Бóльшая часть пресной воды на Земле сосредоточена в ледниках Антарктиды, Гренландии и Арктики, а также в подземных запасах, пока малодоступных для человека.

РЕЗЕРВУАРЫ ГИДРОСФЕРЫ (%)
Океаны
Полярные ледяные шапки и ледники
Глубинные подземные воды	0,38
Поверхностные подземные воды	0,30
Озера	0,01
Почвенная влага	0,005
Реки	0,0001
Биосфера	0,00004
Атмосфера	0,001

Источник воды при образовании гидросферы до сих пор неясен. Возможно, это были метеориты или кометы, обогащенные водяным паром. В любом случае, когда поверхность Земли остыла до 100° С, водяной пар, выделяющийся из мантии, должен был сконденсироваться. Это произошло около 3,8 млрд. лет назад, когда образовались океаны.

Общий объем воды на земной поверхности после основной фазы дегазации Земли изменялся мало. В настоящее время из мантии выделяется очень небольшое количество воды. Потери воды из атмосферы в космос также невелики, так как на высоте около 15 км водяной пар конденсируется и выпадает в виде атмосферных осадков.

Вода в природе находится в постоянном движении. В разных фазах своего природного круговорота она переходит из жидкого в твердое или газообразное состояние. Вода с поверхности океанов и морей, рек, озер и других водоемов испаряется и попадает в атмосферу. Здесь водяной пар конденсируется, образуя облака, а затем вода выпадает в виде дождя, снега и града на земную поверхность. Несмотря на короткое время пребывания в атмосфере (около 10 дней), вода переносится на значительное расстояние — до 1000 км, где возвращается либо в океаны, либо на континенты

Воды морей и океанов содержат, в среднем, 3,5% растворенных веществ. В основном это соли — хлориды и сульфаты натрия и магния, которые находятся в морской воде в виде ионов. Относительные концентрации основных ионов морской воды во всех океанах Земли отличаются удивительным постоянством. Помимо ионов, морская вода содержит растворенные газы и органические соединения.

Большая часть дождевых осадков, попадающих на континенты, просачивается через отложения, пористые или раздробленные породы, образуя подземные воды. Остальная вода течет по поверхности в виде рек или вновь испаряется в атмосферу. Вода, стекающая по поверхности суши, захватывает многие химические вещества. Речные воды содержат ионы, нейтральные молекулы, взвешенные частицы и существенно отличаются по составу от вод Мирового океана. Солей здесь намного меньше.

Содержание различных веществ в пресных водах меняется в зависимости от местоположения водоема. Химический состав рек, озер и грунтовых вод зависит от состава дождевых осадков и сухих атмосферных выпадений, процессов разрушения горных пород и разложения органического вещества в почвах, различного вовлечения в биологические процессы. Кроме того, сильное влияние на пресные воды может оказывать деятельность человека.

Вода - ценнейший природный ресурс. Она играет исключительную роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни. Огромное значение вода имеет в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Общеизвестна необходимость ее для бытовых потребностей человека, всех растений и животных. Для многих живых существ она служит средой обитания.

Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сельского хозяйства, значительное расширение площадей орошаемых земель, улучшение культурно-бытовых условий и ряд других факторов все больше усложняет проблемы обеспечения водой.

Потребности в воде огромны и ежегодно возрастают. Ежегодный расход воды на земном шаре по всем видам водоснабжения составляет 3300-3500 км³. При этом 70% всего водопотребления используется в сельском хозяйстве.

Много воды потребляют химическая и целлюлозно-бумажная промышленность, черная и цветная металлургия. Развитие энергетики также приводит к резкому увеличению потребности в воде. Значительное кол-во воды расходуется для потребностей отрасли животноводства, а также на бытовые потребности населения. Большая часть воды после ее использования для хозяйственно-бытовых нужд возвращается в реки в виде сточных вод.

Дефицит пресной воды уже сейчас становится мировой проблемой. Все более возрастающие потребности промышленности и сельского хозяйства в воде заставляют все страны, ученых мира искать разнообразные средства для решения этой проблемы.

На современном этапе определяются такие направления рационального использования водных ресурсов: более полное использование и расширенное воспроизводство ресурсов пресных вод; разработка новых технологических процессов, позволяющих предотвратить загрязнение водоемов и свести к минимуму потребление свежей воды.

Источники загрязнения внутренних водоемов

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 народному хозяйству, здоровью и безопасности населения

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;

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.

Основными источниками загрязнения и засорения водоемов является недостаточно очищенные сточные воды промышленных и коммунальных предприятий, крупных животноводческих комплексов, отходы производства при разработке рудных ископаемых; воды шахт, рудников, обработке и сплаве лесоматериалов; сбросы водного и железнодорожного транспорта; отходы первичной обработки льна, пестициды и т.д. Загрязняющие вещества, попадая в природные водоемы, приводят к качественным изменениям воды, которые в основном проявляются в изменении физических свойств воды, в частности, появление неприятных запахов, привкусов и т.д.); в изменении химического состава воды, в частности, появление в ней вредных веществ, в наличии плавающих веществ на поверхности воды и откладывании их на дне водоемов.

Производственные сточные воды загрязнены в основном отходами и выбросами производства. Количественный и качественный состав их разнообразен и зависит от отрасли промышленности, ее технологических процессов; их делят на две основные группы: содержащие неорганические примеси, в т.ч. и токсические, и содержащие яды.

К первой группе относятся сточные воды содовых, сульфатных, азотно-туковых заводов, обогатительных фабрик свинцовых, цинковых, никелевых руд и т.д., в которых содержатся кислоты, щелочи, ионы тяжелых металлов и др. Сточные воды этой группы в основном изменяют физические свойства воды.

Сточные воды второй группы сбрасывают нефтеперерабатывающие, нефтехимические заводы, предприятия органического синтеза, коксохимические и др. В стоках содержатся разные нефтепродукты, аммиак, альдегиды, смолы, фенолы и другие вредные вещества. Вредоносное действие сточных вод этой группы заключается главным образом в окислительных процессах, вследствие которых уменьшается содержание в воде кислорода, увеличивается биохимическая потребность в нем, ухудшаются органолептические показатели воды.

Нефть и нефтепродукты на современном этапе являются основными загрязнителями внутренних водоемов, вод и морей, Мирового океана. Попадая в водоемы, они создают разные формы загрязнения: плавающую на воде нефтяную пленку, растворенные или эмульгированные в воде. Нефтепродукты, осевшие на дно тяжелые фракции и т.д. При этом изменяется запах, вкус, окраска, поверхностное натяжение, вязкость воды, уменьшается кол-во кислорода, появляются вредные органические вещества, вода приобретает токсические свойства и представляет угрозу не только для человека. 12 г нефти делают непригодной для употребления тонну воды.

Довольно вредным загрязнителем промышленных вод является фенол. Он содержится в сточных водах многих нефтехимических предприятий. При этом резко снижаются биологические процессы водоемов, процесс их самоочищения, вода приобретает специфический запах карболки.

На жизнь населения водоемов пагубно влияют сточные воды целлюлозно-бумажной промышленности. Окисление древесной массы сопровождается поглощением значительного количества кислорода, что приводит к гибели икры, мальков и взрослых рыб. Волокна и другие нерастворимые вещества засоряют воду и ухудшают ее физико-химические свойства. На рыбах и на их корме - беспозвоночных - неблагоприятно отражаются молевые сплавы. Из гниющей древесины и коры выделяются в воду различные дубильные вещества. Смола и другие экстрактивные продукты разлагаются и поглощают много кислорода, вызывая гибель рыбы, особенно молоди и икры. Кроме того, молевые сплавы сильно засоряют реки, а топляк нередко полностью забивает их дно, лишая рыб нерестилищ и кормовых мест.

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.

Рост населения, расширение старых и возникновение новых городов значительно увеличили поступление бытовых стоков во внутренние водоемы. Эти стоки стали источником загрязнения рек и озер болезнетворными бактериями и гельминтами. В еще большей степени загрязняют водоемы моющие синтетические средства, широко используемые в быту. Они находят широкое применение также в промышленности и сельском хозяйстве. Содержащиеся в них химические вещества, поступая со сточными водами в реки и озера, оказывают значительное влияние на биологический и физический режим водоемов. В результате снижается способность вод к насыщению кислородом, парализуется деятельность бактерий, минерализующих органические вещества.

Вызывает серьезное беспокойство загрязнение водоемов пестицидами и минеральными удобрениями, которые попадают с полей вместе со струями дождевой и талой воды. В результате исследований, например, доказано, что инсектициды, содержащиеся в воде в виде суспензий растворяются в нефтепродуктах, которыми загрязнены реки и озера. Это взаимодействие приводит к значительному ослаблению окислительных функций водных растений. Попадая в водоемы, пестициды накапливаются в планктоне, бентосе, рыбе, а по цепочке питания попадают в организм человека, действуя отрицательно как на отдельные органы, так и на организм в целом.

В связи с интенсификацией животноводства все более дают о себе знать стоки предприятий данной отрасли сельского хозяйства.

Сточные воды, содержащие растительные волокна, животные и растительные жиры, фекальную массу, остатки плодов и овощей, отходы кожевенной и целлюлозно-бумажной промышленности, сахарных и пивоваренных заводов, предприятий мясо-молочной, консервной и кондитерской промышленности, являются причиной органических загрязнений водоемов.

В сточных водах обычно около 60% веществ органического происхождения, к этой же категории органических относятся биологические (бактерии, вирусы, грибы, водоросли) загрязнения в коммунально-бытовых, медико-санитарных водах и отходах кожевенных и шерстомойных предприятий.

Нагретые сточные воды тепловых ЭС и др. производств причиняют “тепловое загрязнение”, которое угрожает довольно серьезными последствиями: в нагретой воде меньше кислорода, резко изменяется термический режим, что отрицательно влияет на флору и фауну водоемов, при этом возникают благотворные условия для массового развития в водохранилищах сине-зеленых водорослей - так называемого “цветения воды” Загрязняются реки и во время сплава, при гидроэнергетическом строительстве, а с началом навигационного периода увеличивается загрязнение судами речного флота.

Человек часто нарушает природные процессы в пресных водоемах и прибрежных областях морей и океанов в результате своей хозяйственной деятельности. В результате работы промышленных предприятий и транспорта в природных водах накапливаются тяжелые металлы. Наиболее опасными признаны ртуть, свинец и кадмий, так как они ядовиты даже в малых количествах. Хотя эти металлы до сих пор незаменимы в технике, от некоторых областей их применения человечество отказалось.

Правовые вопросы водного законодательства в Казахстане регламентируется «Водным кодексом Республики Казахстан» (1993 г.) и нормативными документами Правительства, устанавливающими порядок вы­полнения подзаконных актов.

В соответствии с Водным кодексом задачами водного законодательства РК являются регулирование водных отношений в целях обес­печения рационального использования вод для нужд населения, отраслей экономики и окружающей природной среды, охраны водных ресурсов от загрязнения, засорения и истощения, предупреждения и ликвидации вред­ного воздействия вод, укрепление законности в области водных отношений.

Все воды на территории государства составляют водный фонд Республики Казахстан.

РК относится к маловодообеспеченным районам. Водный фонд страны состоит из рек, озер, водохранилищ, прудов, ледников, внутренних морей и каналов и территориальных вод.

В Казахстане 11 тыс. рек общей длиной 200 тыс.км, более 48 тыс. озер (Каспийское, Аральское, Балхаш, Алаколь – обмелевшие море древней эпохи) много водоемов, ареалов подземных вод, 2724 ледника общей площадью 2033 кв. км. Запасы пресных вод под безводными пустынями Казахстана составляют более 65 таких озер, как Балхаш.

В Казахстане 7 водохранилищ. Самое крупное Бухтурминское в Восточном Казахстане на Ертысе, глубиной 11 м, шириной 35 км, длиной 600 км. Капшагайское водохранилище (глубина 15-45 м, ширина 22км, длина 180 км) понизило уровень воды в Балхаше.

Каспийское море – самое крупное соленой озеро в РК и в мире. Общая площадь – 400 тыс. кв. км. Название моря произошло от названия проживавшего здесь племени «каспи». В настоящее время уровень воды в море поднялся на 1 м, что привело к затоплению. Самая глубокая часть моря – южная – 1025 м, в казахстанской части – 200-300 м.

Аральское море сегодня имеет площадь 44,5 тыс. кв. км. За последние 30 лет уровень Арала понизился на 14,7 м, вода отступила от берегов на 100-120 м.

Озеро Балхаш – имеет площадь 18,2 тыс. кв.км., глубина 27 м. Сегодня Балхашский горно – металлургический комбинат использует 59 млн.м³ воды из Балхаша и является одним из основных источников загрязнения озера. Немалый ущерб озеру приносят трансграничный перенос загрязняющих веществ по впадающим в озеро рекам, протекающим по территориям других государств.

Воды в Республике Казахстан являются исключительной собствен­ностью государства.

Право собственности на воды на всей территории государства осуществляет парламент.

Предоставление вод в пользование других государств, а также ино­странных юридических лиц и граждан осуществляется на договорной основе.

Предоставление вод в пользование и совершение других действий по реализации права собственности на воды осуществляются при обязательном участии государственного органа управления водными ресурсами РК.

Все юридические лица и граждане Республики Казахстан вправе пользоваться водами.

В случаях, предусмотренных законодательством Республики Казах­стан, водами пользуются также иные организации и лица.

Водопользование подразделяется на:

- общее и специальное;

- обособленное и совместное;

- первичное и вторичное.

Общее водопользование осуществляется для удовлетворения питьевых и иных нужд населения без закрепления водных ресурсов за отдельными гражданами и без применения сооружений или технических устройств, влияющих на состояние вод. Оно осу­ществляется бесплатно, в порядке, установленном основами водного за­конодательства. Специального разрешения для осуществления общего водопользования не требуется. Общее водопользование может быть ограничено или запрещено в целях экологической, технической и санитарной безопасности..

К специальному водопользованию относится пользование поверхностными и подземными водами для удовлетворения питьевых и бытовых нужд населения, потребностей в воде сельского хозяйства, промышленности, энергетики, водного транспорта и для иных надобностей, а также для сброса промышленных, коммунально-бытовых, дренажных и других сточных вод, если указанные водопользования производятся с применением очистных сооружений или технических устройств.

Специальное водопользование различными объектами народного хо­зяйства в отличие от общего осуществляется только с разрешения госу­дарственных органов и во многих случаях требует платы за пользование водными ресурсами.

промышленными предприятиями; сельскохозяйственными организациями; другими отраслями народного хозяйства.

Общее водопользование в Республике Казахстан осуществляется бесплатно.

Специальное водопользование в Республике Казахстан является платным.

Водоемы или их части предоставляются в обособленное пользование юридическим лицам и гражданам для осуществления деятельности, требующей обособления водопользования.

Водоемы могут состоять в совместном пользовании различных юридических лиц и граждан, за исключением водоемов или их частей, представленных в обособленное водопользование.

При предоставлении вод нескольким пользователям, в первую очередь удовлетворяются интересы нижерасположенных водопользователей.

Первичным водопользованием является водопользование юридических лиц и граждан, осуществляющих забор воды из водоемов на основании разрешения на специальное водопользование.

Вторичным водопользованием является водопользование юридических лиц и граждан, получающих воду от первичных водопользователей.

Плата за пользование водными ресурсами, кроме общего водополь­зования, взимается независимо от форм собственности и хозяйствования, кроме случаев, установленных законодательством Республики Казахстан.

Плата за пользование водными ресурсами взимается с учетом качества воды, местоположения водоема и условий водопользования.

Порядок и условия установления и взимания платы за пользование водными ресурсами определяются специальным законодательством Рес­публики Казахстан.

Средства, поступающие в порядке платы за пользование водными ресурсами, направляются на:

- мероприятия по охране и улучшению состояния и восстановление водоемов, месторождений и областей питания подземных вод;

- работы по водообеспечению населения и отраслей экономики;

- мероприятия по предупреждению и ликвидации вредного воздей­ствия вод;

- реконструкцию, строительство и эксплуатацию водохозяйственных сооружений и устройств, содержащихся за счет республиканского бюджета;

- мероприятия по оказанию помощи пострадавшим при чрезвы­чайных ситуациях на водоемах.

Для действующих предприятий, не имеющих оборотного водоснабжения, по согласованию с государственными органами охраны природы и управления водными ресурсами устанавливаются сроки перевода на оборотное водоснабжение.

Пользование водоемами для нужд гидроэнергетики осуществляется с учетом интересов других отраслей экономики, соблюдения требований комплексного использования вод по согласованию с государственными органами охраны природы и управления водными ресурсами, а в селеопасных районах - и с органами селезащиты.

Сброс сточных вод в водоемы допускается при условии их очистки до пределов, установленных органами охраны природы.

Все воды подлежат охране от загрязнения, засорения и истощения, которые могут нарушить экологическую устойчивость природных систем, причинить вред здоровью населения, а также повлечь уменьшение рыбных запасов, ухудшение условий водоснабжения и другие неблагоприятные явления вследствие изменения физических, химических, биологических свойств вод, снижения их способности к естественному воспроизводству и очищению, нарушения гидрологического и гидрогеологического режима вод.

Охрана вод включает систему организационных, экономических, правовых и других мер, направленных на предотвращение загрязнения, засорения и истощения вод.

Государственный водный кадастр представляет совокупность сведений о состоянии, использовании и охране вод. Государственный водный кадастр включает данные учета вод по количественным и качественным показателям, регистрации водопользований, а также сведения об использовании вод.

Мониторинг вод представляет систему аэрокосмических и наземных наблюдений за состоянием вод для своевременного выявления изменений, их оценки, предупреждения и устранения негативных процессов.

Дата добавления: 2014-01-03