Антропогенные воздействия на гидросферу и ее защита

Понятие гидросферы

Существование биосферы и человека всегда было основано на использовании воды. Вода: является средой, в которой зародилась и продолжается жизнь; обеспечивает существование биосферы и человека; вместилище колоссальных биоресурсов (рыба, млекопитающие, моллюски и др); влияла на расселение человека, формирование и развитие цивилизации.

Человечество постоянно стремится к увеличению водопотребления, оказывая на гидросферу значительное многообразное давление.

Гидросфера - это прерывистая водная оболочка Земли, располагающаяся между атмосферой и твердой земной корой (литосферой) и включающая всю совокупность морей, океанов, озер, рек, болот и подземных вод.

Распределение водных масс в биосфере

Океаны и моря покрывают почти ¾ всей земной поверхности и содержат около 97 % всего количества воды на Земле. На долю пресной воды (необходима для обеспечения жизнедеятельности организмов), которая существует благодаря круговороту веществ, приходится лишь 3 %. Пресная вода содержится в ледниках (79%), из нее состоят подземные воды (20 %) и оставшийся 1 % приходится на долю воды участвующей в круговороте. Из количества воды, участвующей в круговороте - 52 % приходится на озера (52%), 38 и 8 % - это почвенная и атмосферная влага соответственно и по 1 % пресной воды приходится на реки и биологические воды в живых организмах.

Антропогенное воздействие на гидросферу проявляется в загрязнении и истощение поверхностных и подземных вод.

Загрязнение гидросферы

Загрязнение поверхностных и подземных вод - это снижение их биосферных функций и экологического значения в результате поступления в них вредных веществ.

Проявляется загрязнение в изменении физических и органолептических свойств (нарушение прозрачности, окраски, цвета, вкуса и др.), в увеличении содержания сульфитов, хлоридов, нитратов, тяжелых металлов, в сокращении растворенного кислорода, в появление радиоактивных элементов и болезнетворных бактерий и т.д.

Загрязнение вод может быть естественным (природным) и антропогенным (техногенным, искусственным). Естественное загрязнение вод происходит при извержении вулканов, разрушении берегов, при эрозионных процессах в почве, при засолении пресных вод солеными и др. Антропогенное загрязнение связано с хозяйственной деятельностью человека.

Основные источники загрязнения поверхностных и подземных вод

· Сброс неочищенных сточных вод (промышленные, коммунальные, коллекторно-дренажные) (таб. 4).

Таблица 4.

Объем сброса сточных вод в поверхностные водоемы России

(конец 90-х годов)

Отрасли хозяйства	Сброс сточных вод, млн. км^3	Из них загрязненных
Всего, млн. км^3	% от сброса сточных вод
Промышленность			24,1
В том числе: энергетика			4,4
Черная металлургия			71,5
Цветная металлургия			56,5
Химическая и нефтехимическая			82,1
Машиностроение и металлообработка			42,9
Деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная			87,3
Строительных материалов			65,5
Сельское хозяйство			31,0
Транспорт			65,1
Жилищно-коммунальное хозяйство			91,1
Прочие отрасли экономики			66,9

Сточные воды оказывают наибольшее негативное воздействие на гидросферу.

· Смыв ядохимикатов (пестициды) и удобрений (минеральные и органические) ливневыми осадками. Попадание этих веществ в водоемы происходит при неправильном хранении и внесении в почву.

· Газодымовые выбросы (аэрозоли, пыль), содержащие твердые частицы, оксиды серы и азота, тяжелые металлы, углеводороды и др. Перечисленные вещества попадают в водные объекты в процессе механического оседания или с осадками.

· Утечка нефти и нефтепродуктов, которые происходят при авариях на нефтепроводах и нефтеналивных судах, при сбросе балластных вод с судов и др.

В подземные (грунтовые) воды загрязняющие вещества проникают при просачивании в почву промышленных и коммунально-бытовых стоков из хранилищ, отстойников, по неисправным скважинам, через карстовые воронки и т.д. При этом грунтовые воды имеют самый низкий коэффициент самоочищения.

Главные загрязнители воды

1. Химические - кислоты, щелочи, соли, нефть и нефтепродукты, диоксины, пестициды, тяжелые металлы, фенолы, аммонийный и нитратный азот, синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ).

От химических загрязнителей, как правило, полного самоочищения загрязненных вод не происходит. При осаждении на дно водоемов или при фильтрации в грунтовые воды вредные химические вещества сорбируются частицами пород, окисляются и восстанавливаются, выпадают в осадок и т.д. Очаг химического загрязнения подземных вод в сильно проницаемых грунтах может распространяться до 10 км и более.

2. Биологические - вирусы, бактерии (в том числе и болезнетворные), водоросли, дрожжевые и плесневые грибки. Этот вид загрязнений носит обычно временный характер.

3. Физические - радиоактивные элементы, тепло, органолептические (изменяющие цвет, запах), шлам, песок, ил, глина.

4. Механические - твердые промышленные и бытовые отходы (мусор).

В России, обладающей самым высоки водным потенциалом (30 000 км3 в год на человека), 70 % рек и озер утратили свои качества из-за загрязнения. В акваторию Байкала ежегодно сбрасывается 85000 т. нефтепродуктов, 750 т. нитратов, 13 000 т. хлоридов и других загрязнителей.

Экологические последствия загрязнения гидросферы

Как в пресноводных, так и в морских экосистемах происходит: нарушение устойчивости водных экосистем и пищевых пирамид, микробиологическое загрязнение, «цветение воды» (вызывается эвтофикацией), накопление химических токсинов в биоте, снижение биологической продуктивности, возникновение мутагенеза и канцерогенеза.

Эвтрофикация - процесс обогащения водоемов питательными веществами (азот, фосфор, калий и др.), при котором создаются благоприятные условия для развития фитопланктона (сине-зеленые водоросли и другие водные растения) и вода начинает «цвести» (приобретает зеленую, желто-бурую, красную окраску). При этом массовый рост, размножение и дальнейшее отмирание фитопланктона сопровождаются потреблением растворенного в воде кислорода и накоплением ядовитых веществ – сероводорода и углекислоты и др. При этом резко ухудшается качество воды, гибнет от заморов рыба.

Процессы антропогенной эвтрофикации происходят на Великих Американских озерах, Ладожском озере, у берегов Индии, Австралии, Японии, Черного моря и др.

Загрязненные подземные воды могут распространяться вниз по течению потока на расстояния до 20-30 км и более от источника загрязнения. Что может создать реальную угрозу для питьевого водоснабжения. Кроме того, загрязнение подземных вод может негативно сказаться и на экологическом состоянии поверхностных вод, атмосферы, почв и других компонентов природной среды. Например, загрязняющие вещества, находящиеся в подземных водах, могут выноситься фильтрационным потоком в поверхностные водоемы и загрязнять их.

Сегодня каждый пятый человек в мире не имеет в своем распоряжении чистой питьевой воды. Каждый второй употребляет воду, не прошедшую адекватной очистки.

Около 2 млрд. человек живут в неудовлетворительных санитарных условиях, 3 млн. детей умирают ежегодно от употребления зараженной болезнетворными микроорганизмами воды, 80 % болезней в развивающихся странах происходит от грязной воды.

Истощение гидросферы и

его экологические последствия

Истощение поверхностных и грунтовых вод - это недопустимое сокращение их запасов в пределах определенной территории (для подземных вод) или уменьшение минимально допустимого стока (для поверхностных вод).

Истощение поверхностных вод - это результат безвозвратного изъятия вод на орошение, промышленное производство, коммунально-бытовые нужды и т.д.

Истощение подземных вод обычно является результатом интенсивной добычи подземных вод в районах водозаборов, а также значительного водоотлива при строительстве шахт и карьеров. Это приводит к нарушению взаимосвязи поверхностных и грунтовых вод. Истощение подземных вод приводит к ухудшению речного стока, иссушению родников, небольших рек, иссушению территорий и гибели растительности.

В 1999 г. в программе ООН по окружающей среде (ЮНЕП) сообщается о том, что нехватка воды станет одной из самых насущных проблем нового тысячелетия. Более 1 млрд. человек не имеют в настоящий момент постоянного доступа к пресной воде. Подсчитано, что к 2050 г. не менее 2 млрд. человек будут жить в регионах с серьезной нехваткой воды.

Больших затрат воды требуют сельское хозяйство и промышленность. На долю сельского хозяйства приходится около 70 % потребляемой человеком воды. Доля водопотребления промышленности за 20 век возросла в десять раз.

В России поверхностный сток воды распределяется крайне неравномерно. Около 90 % выносится в Северный Ледовитый и Тихий океаны, а на бассейны внутреннего стока (Каспийское и Азовское море), где проживает свыше 65 % населения России, приходится менее 8% общего годового стока. Сток многих малых рек, особенно на европейской части России, снизился более чем на половину.

Ярким примером истощения поверхностных вод является регрессия Аральского моря, произошедшая в результате перезабора на хозяйственные цели большого количества воды из впадающих в него рек - Амурдарьи и Сырдарьи. Осушенное дно становится источником пыли и солей.

Неоднозначным является вопрос со строительством водохранилищ. Создание крупных водохранилищ приводит к разнонаправленным последствиям в окружающей среде (таб. 5).

Таблица 5.

Экологические последствия создания водохранилищ

Негативные	Позитивные
Затопление значительных площадей плодородных земель.	Увеличение устойчивого речного стока.
Изменение режима подземных вод (засоление, заболачивание и др.).	Снижение разрушительных последствий паводков.
Переработка берегов водохранилища (активизация оползней, карста и др.).	Аккумулирование стока воды для целей мелиорации
Активизация сейсмической деятельности.	Снижение процессов зарастания озер, лиманов и заливов в устьях рек.
Подтопление прилегающей территории

Кроме того, перегораживание русла водотоков плотинами при создании водохранилищ чревато негативными последствиями для большинства гидробионтов (оказываются недоступными нерестилища, ухудшается естественное воспроизводство многих рыб).

Состояние гидроресурсов

на территории Омской области

Главной водной магистралью области является река Иртыш. Иртыш является притоком реки Обь. Вся длина Иртыша от истока до впадения в Обь 4370 км. Исток Иртыша находится в хребтах Монгольского Алтая. В переводе с тюркского слово ²Иртыш² означает ²землерой² (река в верхнем течении стремительно спускается с гор и с силой размывает берега). Протекая на территории Омской области на протяжении 1174 км, Иртыш имеет все черты, характерные для равнинных рек: правый берег высокий, крутой, нередко изрезанный оврагами, левый - пологий, переходит в равнину. Глубина реки может достигать - 15 м. Скорость течения до 1,5 м/сек. В летние месяцы температура воды в Иртыше - +19 - +20ºС. Иногда достигает +26 - +29ºС. Толщина льда в зимнее время достигает 1 и более метров. Ширина русла на юге Омской области со­ставляет 600 – 700 м, на севере – 900 – 1000 м.

Река Иртыш, как все реки Омской области имеет смешенное питание с преобладанием дождевой и снеговой воды. Летом и осенью большое значение имеют воды из больших водораздельных болот, которые приносятся в Иртыш его притоками.

Единственный приток Иртыша в южной половине области - река Омь (в переводе с тюркского её название означает ²тихая, спокойная²). Она вытекает из западной части Бакчаровского болота (Васюганские болота) в Новосибирской области в 150 км от реки Оби. Омь имеет общую длину 1091 км, но по территории Омской области протекает лишь на расстоянии 294,7 км.

Наиболее крупные притоки Иртыша в северной половине области (имеют протяжённость более 160 км) - Тара, Оша, Ишим, Шиш, Туй, Уй, Бича.

Общая длина речной сети в области превышает 19000 км.

В области более 16 тыс. озёр, в том числе 245 солёных. Крупных озёр 12.

Наиболее крупные озёра находятся в Крутинском районе. Самое большое - Салтаим. Площадь водного зеркала 146 км2. Западнее Салтаима расположено озеро Тенис. Площадь водного зеркала 124 км2. Самое маленькое в этой системе озер - озеро Ик. Площадь водного зеркала - 71,4 км2. Озера рыбные, в них разводят такие виды ценных рыб, как пелядь, рипус, карп.

Озера степной и лесостепной зон области, в основном соленые с минерализацией от 5 г/л до 19 г/л и потому являются непригодными для целей орошения и рыборазведения. Тридцать озер имеют целебные грязи.

Болота занимают примерно 25,7 % территории Омской области. Больше всего болот сконцентрировано на севере в Большеуковском, Тевризском, Тарском, Знаменском, Муромцевском районах. Помимо этого, значительно, заболоченна центральная часть области в Тюкалинском, Большереченском, Называемском районах.

Кроме того, в Омской области имеются значительные ресурсы подземных вод. Пресные грунтовые воды, как правило, залегают до глубины 61-250 м, ниже они переходят в солоноватые воды и рассолы. Основные ресурсы подземных вод сосредоточены в северных районах.

Также в области разведаны месторождения минеральных и йодо-бромных вод используемых в лечебных целях.

Основной проблемой водных ресурсов Омской области является их загрязнение сточными водами промышленных предприятий и жилищно-коммунального хозяйства (86 %). По объему сброса загрязненных сточных вод город Омск стоит на 9 месте по России. В водные объекты области в зависимости от объема производства поступает до 269 млн. м3 загрязненных сточных вод, в том числе в городе - 230 млн. м3, из которых 86 % - неочищенных или недостаточно очищенных.

Свою лепту в загрязнение поверхностных вод Омского Прииртышья вносит также речной флот и мелиорация. Загрязнение при мелиорации происходит в результате того, что основной фонд дачных участков находится в долине Иртыша (часто в пределах 2-3 километровой зоны), а орошение этих территорий вызывает интенсивный снос в водоемы больших объемов различных удобрений и ядохимикатов. А в некоторых случаях эти загрязняющие вещества, попадают в водную среду с дренажными водами.

Бедствием для малых рек и озер является размещение на их берегах животноводческих ферм, нефтебаз, автозаправочных станций, дачных участков, стихийных свалок и ряд др.

Если Иртыш за счет большой массы воды, течения, фильтрующей способности песка, солнечной радиации и объема поступающего в воду кислорода как-то способен сопротивляться и бороться с загрязнением, то у малых рек, и озер нет такой возможности.

Качественный состав речных вод в сельской местности формируется под влиянием загрязнений, поступающих с поверхностными стоками. Дождевые и талые воды обеспечивают поступление в водоемы значительных масс азота и фосфора, минеральных и органических удобрений, что приводит к эвтрофикации Заморы рыбы от недостатка кислорода в воде стали частым явлением в наших водоемах. Так, в 1991 году на озере Ик погибло более 120 тонн рыбы.

Степень загрязнения рек области в ряде районов характеризуется как чрезвычайно высокая. В Иртыше и малых реках обнаружены соединения тяжелых металлов, нефтепродукты, фенолы, пестициды, которые поступают в водоемы с отходами предприятий, бытовыми и сельскохозяйственными сточными водами.

Не лучше обстоит дело и с грунтовыми водами. Грунтовые воды в Омской области залегают на небольшой глубине. Вдоль Иртыша, Оми, Тары грунтовые воды залегают на глубине 5-10 м, в южной части 5-15 м, в центральной части 1-3 м. Основными источниками загрязнения подземных вод являются свалки, подземная канализация, утечка бензина на автозаправочных станциях, пестициды и удобрения, применяемые на полях и индивидуальных садовых участках, а также соль, которой посыпают дороги в зимнее время.

Согласно данным областного мониторинга и санитарно-эпидемиологического надзора, вода в Иртыше за последние годы оценивается как «грязная» и «очень грязная». Высокие концентрации вредных веществ отмечаются на всем протяжении Иртыша, начиная от границы с Казахстаном до села Усть-Ишим.

Притоки Иртыша, на которых проводился водный мониторинг, также подвержены химическому и биологическому загрязнению. Так р. Омь содержит в своих водах нефтепродукты, фенолы, цинк, соединения железа, меди, марганца в концентрациях превышающих ПДК. Продолжается загрязнение северных рек.

Угроза выноса загрязняющих веществ в Иртыш исходит и со стороны г. Павлодара (Казахстан), где расположены: химический комбинат, алюминиевый и нефтеперерабатывающий заводы.

Защита гидросферы

В целях предотвращения загрязнения и истощения поверхностных и грунтовых вод применяют следующие мероприятия.

· Экономное расходование воды.

В сельском хозяйстве для экономии воды применяют различные приемы снегозадержания (за счет полезащитных лесных полос, устройства снежных валов и др.) и экономного полива почв (дождевание, капельный метод). Благодаря методам экономного полива почв экономия воды может достигать 60 %

В промышленности экономия воды достигается путем совершенствования технологического процесса и внедрения оборотного водоснабжения. При оборотном водоснабжении сточные воды не выбрасываются в реку, а тут же на предприятии подвергаются очистке и возвращаются в производство. Этим достигается экономия свежей воды и одновременно предотвращается загрязнение рек или других водных объектов.

· Разработка условий спуска сточных вод в водоемы, которые основаны на санитарно-гигиенических требованиях, предъявляемых к качеству воды.

За основу качества воды берутся нормы соблюдения ПДК загрязняющих веществ, сброшенных в водоемы.

· Совершенствование методов очистки сточных вод.

К основным способам очистки сточных вод относятся: механическая (для удаления грубодисперсных и мелкодисперсных примесей), физико-химическая (для удаления из сточных вод растворенных примесей органических и неорганических веществ с помощью химических реагентов) и биологическая (разрушение растворенных примесей органических веществ культурами микроорганизмов) очистки. Указанные методы зачастую применяются в комплексе. Для ликвидации бактериального загрязнения сточных вод применяют обеззараживание (дезинфекция).

· Создание водоохранных зон (ширина от 100 до 300 м и более) и соблюдение в них специального режима предусматривающего ограничение хозяйственной деятельности.

Водоохранные зоны создаются на всех водных объектах, но особенно актуально это мероприятие для сохранения малых рек. В пределах этих зон запрещается распашка земель, выпас скота, строительные работы и др.

· Закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты (подземное захоронение).

При этом способе нет необходимости в очистке и обезвреживании сточных вод.

· Регулирование режима водозабора подземных вод.

· Рациональное размещение водозаборов по площади.

· Определение величины эксплуатационных запасов как предела их рационального использования.

· Введение кранового режима эксплуатации самоизливающихся артезианских скважин и др.

· Организация зон санитарной охраны на территориях вокруг источников централизованного питьевого водоснабжения, с целью исключения возможности загрязнения подземных вод.

· Использование дренажа и длительной откачки загрязненных подземных вод с целью ликвидации очага загрязнения.

· Издание природоохранных актов направленных на охрану вод от загрязнения и истощения.

Так, например, в РФ, согласно закона «Об охране окружающей природной среды» и водного законодательства, запрещается бесконтрольный сброс в водоемы производственных, бытовых и других видов отходов и отбросов, а также эксплуатация предприятий не обеспеченных водоочистными сооружениями.

Дата добавления: 2014-11-07